JP5707132B2 - Copy number variation determination, method and system - Google Patents

Copy number variation determination, method and system Download PDF

Info

Publication number
JP5707132B2
JP5707132B2 JP2010524228A JP2010524228A JP5707132B2 JP 5707132 B2 JP5707132 B2 JP 5707132B2 JP 2010524228 A JP2010524228 A JP 2010524228A JP 2010524228 A JP2010524228 A JP 2010524228A JP 5707132 B2 JP5707132 B2 JP 5707132B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polynucleotide sequence
amplification
sample
reaction
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010524228A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010538614A5 (en
JP2010538614A (en
Inventor
ラメシュ ラマクリシュナン,
ラメシュ ラマクリシュナン,
Original Assignee
フルイダイム コーポレイション
フルイダイム コーポレイション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by フルイダイム コーポレイション, フルイダイム コーポレイション filed Critical フルイダイム コーポレイション
Publication of JP2010538614A publication Critical patent/JP2010538614A/en
Publication of JP2010538614A5 publication Critical patent/JP2010538614A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5707132B2 publication Critical patent/JP5707132B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6869Methods for sequencing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/6851Quantitative amplification
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells

Abstract

The present invention methods and systems for determining copy number variation of a target polynucleotide in a genome of a subject including amplification based techniques. Methods can include pre-amplification of the sample followed by distribution of sample and a plurality of reaction volumes, quantitative detection of a target polynucleotide and a reference polynucleotide, and analysis so as to determine the relative copy number of the target polynucleotide sequence in the genome of the subject.

Description

関連出願への相互参照
この出願は、米国特許法§119(e)の下、2007年9月7日に出願された米国仮特許出願第60/967,897号(この完全な開示は、参考として本明細書に援用される)の利益を主張する。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application is a US Provisional Patent Application No. 60 / 967,897 filed Sep. 7, 2007 under US Patent Act §119 (e). The benefit of which is incorporated herein by reference.

発明の分野
本発明は、小集団または個体からのゲノム内におけるコピー数変動を決定する方法に関し、生物学および医学の用途に有用である。
The present invention relates to methods for determining copy number variation in the genome from small populations or individuals and is useful for biological and medical applications.

「デジタルPCR」とは、試料中に存在する個々の核酸分子が、一つ以上の標的配列のPCR増幅の前に、多くの別々の反応体積(例えばチャンバまたはアリコート)に分配される方法をいう。分配後に各反応体積が一つ未満の別々のポリヌクレオチド分子(または連結されたポリヌクレオチド分子の凝集物)を含み、ほとんどのチャンバがゼロまたは一つの分子を含むように、試料中の個々の分子の濃度が調節される。標的配列の増幅の結果、各チャンバが、対応する標的配列の存在を示すPCR産物を含む、または含まないものとして同定される、2値デジタル出力が生じる。検出可能レベルのPCR最終産物を含む反応体積の数が、絶対的核酸量の直接的尺度である。一つのデジタルPCRのバージョンでは、別々の反応体積に分割することにより、ポリヌクレオチド分子が分配される。一つの分割方法は、BioMark(商標)12.765Digital Array(Fluidigm Corp.,South San Franscisco,CA)を用いる。このチップは、試料および試薬の混合物を765のナノリットル体積の反応チャンバに分割する、統合チャネルおよびバルブを利用する。各混合物中のDNA分子が、各パネルの765のチャンバにランダムに分割される。そして、チップが温度サイクルされ、FluidigmのBioMarkリアルタイムPCRシステムで画像化され、元々1つ以上の分子を含んだ陽性のチャンバが、デジタルアレイ分析ソフトウェアにより計数されうる。デジタルPCRに関する議論については、例えば、非特許文献1;McBride等、特許文献1、特に実施例5;を参照。 “Digital PCR” refers to a method in which individual nucleic acid molecules present in a sample are distributed into a number of separate reaction volumes (eg, chambers or aliquots) prior to PCR amplification of one or more target sequences. . Individual molecules in a sample so that after reaction each reaction volume contains less than one separate polynucleotide molecule (or aggregate of linked polynucleotide molecules) and most chambers contain zero or one molecule. The concentration of is adjusted. The amplification of the target sequence results in a binary digital output where each chamber is identified as containing or not containing a PCR product indicating the presence of the corresponding target sequence. The number of reaction volumes containing detectable levels of PCR end product is a direct measure of absolute nucleic acid content. In one digital PCR version, polynucleotide molecules are distributed by dividing them into separate reaction volumes. One splitting method uses BioMark ™ 12.765 Digital Array (Fluidigm Corp., South San Francisco, Calif.). The chip utilizes integrated channels and valves that divide the sample and reagent mixture into 765 nanoliter volume reaction chambers. The DNA molecules in each mixture are randomly divided into 765 chambers in each panel. The chip is then temperature cycled and imaged with Fluidigm's BioMark real-time PCR system, and positive chambers originally containing one or more molecules can be counted by digital array analysis software. For a discussion on digital PCR, see, for example, Non-Patent Document 1; McBride et al., Patent Document 1, especially Example 5.

コピー数変動(CNV)は、500塩基以上の大きさ(多くの場合には五千〜五百万塩基の間)の、ゲノム領域の増幅または欠損である。全ゲノム研究により、ヒトにおける多数のCNV領域の存在と、一般集団における広範な遺伝的多様性が明らかになっている。CNVは、そのヒトの遺伝障害における役割によって、近年多くの研究の焦点となっている。例えば、参照により各々が本明細書に組み込まれる、非特許文献2;非特許文献3;非特許文献4;非特許文献5;非特許文献6;非特許文献7を参照。トリソミーまたは全染色体欠失等の異数性は、様々なヒト疾患と関係するコピー数変動の限定的なタイプである。   Copy number variation (CNV) is an amplification or deletion of a genomic region with a size of 500 bases or more (often between 5,000 and 5 million bases). Genome-wide studies have revealed the existence of numerous CNV regions in humans and extensive genetic diversity in the general population. CNV has been the focus of much research in recent years due to its role in human genetic disorders. For example, see Non-Patent Document 2, Non-Patent Document 3, Non-Patent Document 4, Non-Patent Document 5, Non-Patent Document 6, and Non-Patent Document 7, each of which is incorporated herein by reference. Aneuploidy, such as trisomy or total chromosomal deletion, is a limited type of copy number variation associated with various human diseases.

米国特許出願公開第2005/0252773号明細書US Patent Application Publication No. 2005/0252773

VogelsteinおよびKinzler、Proc Natl Acad Sci USA(1999)96:9236−41Vogelstein and Kinzler, Proc Natl Acad Sci USA (1999) 96: 9236-41 Iafrate等、Detection of large−scale variation in the human genome.Nat Genet(2004)36:949−951Iafrate et al., Detection of large-scale variation in the human genome. Nat Genet (2004) 36: 949-951. Sebat等、Large−scale copy number polymorphism in the human genome.Science(2004)305:525−528Sebat et al., Large-scale copy number polymorphism in the human genome. Science (2004) 305: 525-528. Redon等、Global variation in copy number in the human genome.Nature(2006)444:444−454Redon et al., Global variation in copy number in the human genome. Nature (2006) 444: 444-454. Wong等、A comprehensive analysis of common copy−number variations in the human genome.Am J Hum Genet(2007)80:91−104Wong et al., A complete analysis of common copy-number variations in the human genome. Am J Hum Genet (2007) 80: 91-104 Ropers、New perspectives for the elucidation of genetic disorders.Am J Hum Genet(2007)81:199−207Ropers, New perspectives for the elucidation of genetic disorders. Am J Hum Genet (2007) 81: 199-207 Lupski、Genomic rearrangements and sporadic disease.Nat Genet(2007)39:S43−S47Lupski, Genomic rearrangements and spatial disease. Nat Genet (2007) 39: S43-S47

本発明は、小集団または個体からのゲノム内のコピー数変動を決定する方法に関する。本方法は、デジタルPCRによる分析前の、試料における目的遺伝子の前増幅を提供する。前増幅ステップにより、個々の遺伝子コピーの分配が、前増幅を伴わずにデジタルPCRで決定された場合よりも実際のコピー数を表す様式で検出されるように、個々のPCR反応試料に分配されうる。   The present invention relates to a method for determining copy number variation in a genome from a small population or individual. The method provides for pre-amplification of the gene of interest in the sample prior to analysis by digital PCR. The pre-amplification step distributes the distribution of individual gene copies to individual PCR reaction samples so that they are detected in a manner that represents the actual copy number rather than determined by digital PCR without pre-amplification. sell.

本発明のデジタルPCRベースの方法は、遺伝子コピー数における二倍未満の差を、高い精度で区別する能力を有する。例えばこれは、異なる試料における遺伝子の1、2、3および4のコピーを区別できる。異なる試料における遺伝子コピー数の見掛け上の差が現実であり、試料量の差により歪められないようにするために、相対的コピー数と呼ばれる用語を用いる。(ヒトゲノムあたりの)遺伝子の相対的コピー数は、DNA試料におけるシングルコピー参照遺伝子のコピー数に対する標的遺伝子のコピー数の比として表すことができ、これは通常1である。例えば、RNaseP遺伝子は、RNaseP酵素のRNA部分をコードするシングルコピー遺伝子であり、コピー数アッセイにおいて参照遺伝子として用いられうる。   The digital PCR-based method of the present invention has the ability to discriminate less than twice the difference in gene copy number with high accuracy. For example, it can distinguish 1, 2, 3 and 4 copies of a gene in different samples. In order to ensure that the apparent difference in gene copy number in different samples is real and is not distorted by the difference in sample amount, a term called relative copy number is used. The relative copy number of a gene (per human genome) can be expressed as the ratio of the copy number of the target gene to the copy number of the single copy reference gene in the DNA sample, which is usually 1. For example, the RNaseP gene is a single copy gene that encodes the RNA portion of the RNaseP enzyme and can be used as a reference gene in copy number assays.

デジタルPCRを実行するための、図3に示されるような市販のデジタルアレイチップが、試料中のDNAを定量するために用いられている。チップは、試料混合物の導入のための12の試料インプットポートを有する。各試料混合物が、12のパネルの各々の765の反応チャンバに分割される。文献(例えば、McBride等、米国特許出願公開第20050252773号を参照)に記載されるように、試料中のDNAを定量する能力は、適切な量のDNAが導入されると、単一DNA分子がチャンバ内にランダムに分配されるという事実に基づく。   A commercially available digital array chip as shown in FIG. 3 for performing digital PCR is used to quantify DNA in the sample. The chip has 12 sample input ports for introduction of the sample mixture. Each sample mixture is divided into 765 reaction chambers in each of 12 panels. As described in the literature (see, for example, McBride et al., US Patent Application Publication No. 20050252773), the ability to quantify DNA in a sample is such that when an appropriate amount of DNA is introduced, a single DNA molecule Based on the fact that it is randomly distributed within the chamber.

一つのチップ上に二つの蛍光色素を伴って、二つの遺伝子(例えばRNasePおよび別の目的遺伝子)のための二つのアッセイを用いることにより、同じDNA試料中のRNasePおよび他の遺伝子を同時に定量し、これらの二つの遺伝子の比および目的遺伝子のコピー数の良好な推定値を得ることができる。   Quantify RNaseP and other genes in the same DNA sample simultaneously by using two assays for two genes (eg RNaseP and another gene of interest) with two fluorescent dyes on one chip A good estimate of the ratio of these two genes and the copy number of the gene of interest can be obtained.

しかし、重複時には、一つの遺伝子の複数のコピーが同じ染色体上で密接に連結され、したがって、Digital Array上であっても互いに分割されることができない可能性がある。その結果、複数のコピーが一つの分子としてふるまい、遺伝子のコピー総数が大きく過小評価されうる。   However, in the case of duplication, multiple copies of one gene are closely linked on the same chromosome and therefore may not be separated from each other even on the Digital Array. As a result, multiple copies behave as one molecule, and the total number of gene copies can be greatly underestimated.

本発明は、プロセスに前増幅ステップを含むことにより、この問題に対処する。前増幅は、目的遺伝子および参照遺伝子(例えばRNaseP遺伝子)の両方のプライマを伴うPCR反応である。これは、限定数の温度サイクル(例えば10サイクル)で典型的に実行される;PCR効率が等しいと仮定すれば、両遺伝子のコピー数が、前増幅ステップにおいて比例的に増加される。このプロセスを用いれば、ゲノム上で遺伝子の複数のコピーが連結されている場合でも、前増幅後には、目的遺伝子の各コピーが別々に増幅され、Digital Arrayにおいて異なるチャンバに別々に分割される。両遺伝子の新たに生成された分子は、元の比を反映し、もはや連結されていないため、デジタルチップ分析により二つの遺伝子の分子を定量し、二つの遺伝子の比(したがって目的遺伝子のコピー数)を正確に測定できる。   The present invention addresses this problem by including a pre-amplification step in the process. Pre-amplification is a PCR reaction with primers for both the gene of interest and a reference gene (eg RNaseP gene). This is typically done with a limited number of temperature cycles (eg, 10 cycles); assuming PCR efficiency is equal, the copy number of both genes is proportionally increased in the pre-amplification step. Using this process, even if multiple copies of a gene are linked on the genome, after pre-amplification, each copy of the gene of interest is amplified separately and divided into different chambers in the Digital Array. Since the newly generated molecules of both genes reflect the original ratio and are no longer linked, the digital chip analysis quantifies the molecules of the two genes and the ratio of the two genes (and hence the copy number of the target gene). ) Can be measured accurately.

したがって、本発明は、遺伝子ベースの分析を実行するためのシステムおよび関連の方法を提供する。より具体的には、本発明の方法およびシステムは、一般に、被験体からの試料中の目的のポリヌクレオチドのコピー数変動を決定することに関する。 Accordingly, the present invention provides a system and related methods for performing gene-based analysis. More specifically, the methods and systems of the invention generally relate to determining copy number variation of a polynucleotide of interest in a sample from a subject .

一態様においては、本発明は、被験体のゲノムにおける標的ポリヌクレオチド配列の相対的コピー数を決定する方法であり、
a)被験体のゲノムDNAを含む試料における、標的遺伝子配列および参照遺伝子配列を前増幅するステップであり;これにより、増幅された試料を生成するステップと;
b)(a)の産物を複数の分離した反応体積に分配し、各反応体積における標的および参照遺伝子配列を増幅し、増幅された試料における、標的および参照遺伝子配列の相対量を決定することにより、デジタルPCRを行うステップであり、増幅された試料における標的および参照遺伝子配列の相対量が、ゲノムにおける標的および参照遺伝子配列の相対量に対応するステップを含む、方法を提供する。
In one aspect, the invention is a method for determining the relative copy number of a target polynucleotide sequence in a subject 's genome;
a) pre-amplifying a target gene sequence and a reference gene sequence in a sample comprising genomic DNA of the subject ; thereby generating an amplified sample;
b) by distributing the product of (a) into a plurality of separate reaction volumes, amplifying the target and reference gene sequences in each reaction volume, and determining the relative amounts of the target and reference gene sequences in the amplified sample Performing a digital PCR, the method comprising the step of the relative amount of target and reference gene sequences in the amplified sample corresponding to the relative amount of target and reference gene sequences in the genome.

関連した態様においては、本発明は、被験体のゲノムにおける標的ポリヌクレオチド配列の相対的コピー数を決定する方法であり、
被験体のゲノムDNAを含む試料における標的遺伝子配列および参照遺伝子配列を前増幅するステップと;
デジタルPCRにより、前増幅された試料の標的遺伝子配列および参照遺伝子配列をアッセイするステップと;
(a)標的遺伝子配列を含む増幅されたポリヌクレオチド分子の数と、(b)参照遺伝子配列を含む増幅されたポリヌクレオチド分子の数とを決定し、(a)対(b)の比を決定するステップを含む、方法を提供する。
In a related aspect, the invention is a method for determining the relative copy number of a target polynucleotide sequence in a subject 's genome;
Pre-amplifying a target gene sequence and a reference gene sequence in a sample comprising genomic DNA of the subject ;
Assaying the target and reference gene sequences of the pre-amplified sample by digital PCR;
Determining (a) the number of amplified polynucleotide molecules comprising the target gene sequence and (b) the number of amplified polynucleotide molecules comprising the reference gene sequence and determining the ratio of (a) to (b) There is provided a method comprising the steps of:

関連した態様においては、本発明は、被験体のゲノムにおける標的ポリヌクレオチド配列のコピー数を決定する方法であり、
被験体から得られたDNA試料の第一ポリヌクレオチド増幅を行うステップであり、参照配列が所定のゲノムコピー数Nを有する、標的ポリヌクレオチド配列および参照ポリヌクレオチド配列の両者が増幅され、これにより増幅された試料が生成される、ステップと;
増幅された試料の全部または一部を、複数の分離した反応体積に分配するステップと;
各反応体積において、第二ポリヌクレオチド増幅を行うステップであり、標的ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が、存在する場合には増幅され、参照ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が、存在する場合には増幅される、ステップと;
標的ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が存在する反応体積の数Aを決定し、(b)参照ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が存在する反応体積の数Bを決定するステップ;
を含み、ゲノムにおける標的ポリヌクレオチドのコピー数が、(A)/(B)×Nにほぼ等しい、方法を提供する。
In a related aspect, the invention is a method for determining the copy number of a target polynucleotide sequence in the genome of a subject ,
A step of performing a first polynucleotide amplification of a DNA sample obtained from a subject , wherein both a target polynucleotide sequence and a reference polynucleotide sequence having a predetermined genomic copy number N are amplified and thereby amplified. A prepared sample is generated; and
Distributing all or part of the amplified sample into a plurality of separate reaction volumes;
In each reaction volume, performing a second polynucleotide amplification, wherein the target polynucleotide sequence or a subsequence thereof is amplified if present, and the reference polynucleotide sequence or a subsequence thereof is amplified if present. Is a step;
Determining a reaction volume number A in which the target polynucleotide sequence or a subsequence thereof is present, and (b) determining a reaction volume number B in which the reference polynucleotide sequence or a subsequence thereof is present;
And the number of copies of the target polynucleotide in the genome is approximately equal to (A) / (B) × N.

いくつかの実施形態においては、試料はヒトからのものである。特定の実施形態においては、(a)対(b)の比は約0.5で、一つの染色体上に(a)の欠失があり、または(a)対(b)の比が約1.5であり、一つの染色体上に(a)の重複がある。いくつかの実施形態においては、1の値から実質的に逸脱する参照遺伝子配列に対する標的遺伝子配列の比は、患者のゲノムにおける異常な標的遺伝子配列コピー数を示す。 In some embodiments, the sample is from a human. In certain embodiments, the ratio is about 0.5 of (a) to (b), the ratio of one of the on chromosome has deletion of (a), or (a) to (b) is about 1 a .5, there is an overlap of on one of the chromosomes (a). In some embodiments, the ratio of the target gene sequence to the reference gene sequence that deviates substantially from a value of 1 indicates an abnormal target gene sequence copy number in the patient's genome.

いくつかの実施形態においては、第一ポリヌクレオチド増幅を行うステップには、生体試料を、標的ポリヌクレオチド配列に特異的なプライマと参照ポリヌクレオチド配列に特異的なプライマとを含む組成物と組み合わせるステップと、標的ポリヌクレオチドおよび参照ポリヌクレオチドを実質的に等しい割合で別々に増幅するために、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)アッセイを行うステップが含まれる。   In some embodiments, performing the first polynucleotide amplification comprises combining the biological sample with a composition comprising a primer specific for the target polynucleotide sequence and a primer specific for the reference polynucleotide sequence. And conducting a polymerase chain reaction (PCR) assay to separately amplify the target and reference polynucleotides in substantially equal proportions.

いくつかの実施形態においては、第一ポリヌクレオチド増幅は、4〜15の温度サイクルを有する。いくつかの実施形態においては、反応体積が、マイクロ流体デバイス中に配置され、第一ポリヌクレオチド増幅が、マイクロ流体デバイスから分離した反応体積において行われる。   In some embodiments, the first polynucleotide amplification has between 4 and 15 temperature cycles. In some embodiments, the reaction volume is disposed in a microfluidic device and the first polynucleotide amplification is performed in a reaction volume separated from the microfluidic device.

いくつかの実施形態においては、分配するステップより前に、増幅された試料の全部または一部が、標的遺伝子配列および参照遺伝子配列の増幅のために選択される試薬と組み合わせられる。通常は一部が使用され、一部を反応体積に分配する前に、増幅された試料が希釈されうる。いくつかの実施形態においては、増幅は、PCR増幅である。   In some embodiments, prior to the dispensing step, all or part of the amplified sample is combined with reagents selected for amplification of the target gene sequence and the reference gene sequence. Usually a portion is used and the amplified sample can be diluted before dispensing a portion into the reaction volume. In some embodiments, the amplification is PCR amplification.

いくつかの実施形態においては、第一ポリヌクレオチド増幅ステップで使用される参照遺伝子配列増幅プライマは、第二ポリヌクレオチド増幅ステップにおいて使用されるものと同じである。いくつかの実施形態においては、第一ポリヌクレオチド増幅ステップで使用される標的遺伝子配列増幅プライマは、第二ポリヌクレオチド増幅ステップにおいて使用されるものと同じである。いくつかの実施形態においては、試薬は、ポリヌクレオチド増幅に適切な条件下で、標的遺伝子配列に選択的にハイブリダイズする第一プローブと、参照遺伝子配列に選択的にハイブリダイズするおよび第二プローブとを含む。いくつかの実施形態においては、第一および第二プローブは、異なる検出可能標識を含み、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)ベースの重合時の第一もしくは第二プローブの結合、または第一もしくは第二プローブの分解の結果、各検出可能標識の検出可能蛍光の変化が生じる。 In some embodiments, the reference gene sequence amplification primer used in the first polynucleotide amplification step is the same as that used in the second polynucleotide amplification step . In some embodiments, the target gene sequence amplification primer used in the first polynucleotide amplification step is the same as that used in the second polynucleotide amplification step . In some embodiments, the reagent comprises a first probe that selectively hybridizes to a target gene sequence, and a second probe that selectively hybridizes to a reference gene sequence under conditions suitable for polynucleotide amplification. Including. In some embodiments, the first and second probes comprise different detectable labels, and binding of the first or second probe during polymerase chain reaction (PCR) based polymerization, or the first or second Probe degradation results in a change in the detectable fluorescence of each detectable label.

いくつかの実施形態においては、参照遺伝子配列は、RNaseP酵素、ベータ−アクチンまたはGAPDHを少なくとも部分的にコードするポリヌクレオチド配列を含む。いくつかの実施形態においては、標的遺伝子配列の相対的コピー数を決定するステップには、被験体のゲノムにおけるヘテロ接合性の消失を検出するステップが含まれる。いくつかの実施形態においては、1より実質的に大きい、または小さい値を有する、標的遺伝子配列 対 参照遺伝子配列の比が、患者のゲノムにおけるヘテロ接合性の消失を示す。 In some embodiments, the reference gene sequence comprises a polynucleotide sequence that at least partially encodes an RNaseP enzyme, beta-actin or GAPDH. In some embodiments, determining the relative copy number of the target gene sequence includes detecting loss of heterozygosity in the subject 's genome. In some embodiments, a ratio of target gene sequence to reference gene sequence having a value substantially greater than or less than 1 indicates loss of heterozygosity in the patient's genome.

本発明の性質および利点のより完全な理解のために、添付の図面とともに以下の詳細な記載が参照されるべきである。図面は、本発明の実施形態を例示する。本発明は、本発明から逸脱することなく、様々な点で改変が可能である。したがって、これらの実施形態の図面/図および記載は本来例示的であり、制限的ではない。
したがって、本発明は、以下の項目を提供する:
(項目1)
被験体のゲノムにおける標的ポリヌクレオチド配列の相対的コピー数を決定する方法であって、該方法は:
該被験体のゲノムDNAを含む試料において、標的遺伝子配列および参照遺伝子配列を前増幅するステップと;
デジタルPCRにより、該前増幅された試料の該標的遺伝子配列および該参照遺伝子配列を、アッセイするステップと;
(a)該標的遺伝子配列を含む増幅されたポリヌクレオチド分子の数と、(b)該参照遺伝子配列を含む増幅されたポリヌクレオチド分子の数とを決定し、(a)対(b)の比を決定するステップと
を含む、方法。
(項目2)
上記試料が、ヒトからのものである、項目1に記載の方法。
(項目3)
上記(a)対(b)の比が約0.5であり、一つの染色体上に(a)の欠失がある、項目1に記載の方法。
(項目4)
上記(a)対(b)の比が約1.5であり、一つの染色体上に(a)の重複がある、項目1に記載の方法。
(項目5)
被験体のゲノムにおける標的ポリヌクレオチド配列のコピー数を決定する方法であり、
被験体から得られたDNA試料の第一ポリヌクレオチド増幅を行うステップであり、参照配列が所定のゲノムコピー数Nを有する、標的ポリヌクレオチド配列および該参照ポリヌクレオチド配列の両者が増幅され、これによって増幅された試料を生成する、ステップと;
該増幅された試料の全てまたは一部を、複数の分離された反応体積に分配するステップと;
各反応体積において、第二ポリヌクレオチド増幅を行うステップであり、ここで、該標的ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が、存在する場合には増幅され、該参照ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が、存在する場合には増幅される、ステップと;
該標的ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が存在する反応体積の数Aを決定し、(b)該参照ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が存在する反応体積の数Bを決定するステップと;
を含み、該ゲノムにおける該標的ポリヌクレオチドの該コピー数が、(A)/(B)×Nにほぼ等しい、方法。
(項目6)
上記第一ポリヌクレオチド増幅を行うステップが、上記生体試料を、上記標的ポリヌクレオチド配列に特異的なプライマと参照ポリヌクレオチド配列に特異的なプライマとを含む組成物と組み合わせるステップと、標的ポリヌクレオチドおよび参照ポリヌクレオチドを実質的に等しい割合で別々に増幅するために、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)アッセイを行うステップを含む、項目2に記載の方法。
(項目7)
上記第一ポリヌクレオチド増幅が、4〜15のサイクルを含む、項目6に記載の方法。
(項目8)
上記反応体積が、マイクロ流体デバイス中に配置され、該第一ポリヌクレオチド増幅が、上記マイクロ流体デバイスと別個の反応体積において行われる、項目2に記載の方法。
(項目9)
上記分配するステップの前に、上記増幅された試料の全部または一部が、標的遺伝子配列および参照遺伝子配列の定量的増幅のために選択される試薬と合わせられる、項目2に記載の方法。
(項目10)
上記第一ポリヌクレオチド増幅ステップにおいて使用される上記参照遺伝子配列増幅プライマが、上記第二ポリヌクレオチド増幅ステップにおいて使用されるものと同じである、項目9に記載の方法。
(項目11)
上記第一ポリヌクレオチド増幅ステップにおいて使用される上記標的遺伝子配列増幅プライマが、上記第二ポリヌクレオチド増幅ステップにおいて使用されるものと同じである、項目10に記載の方法。
(項目12)
上記試薬が、ポリヌクレオチド増幅に適切な条件下で、標的遺伝子配列に選択的にハイブリダイズする第一プローブと、参照遺伝子配列に選択的にハイブリダイズする第二プローブとを含む、項目9に記載の方法。
(項目13)
上記第一および第二プローブが、異なる検出可能標識を含み、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)ベースの重合の際の該第一もしくは第二プローブの結合、または該第一もしくは第二プローブの分解の結果、該各々の検出可能標識の検出可能蛍光の変化が生じる、項目12に記載の方法。
(項目14)
上記参照遺伝子配列が、RNaseP酵素、ベータ−アクチンまたはGAPDHを少なくとも部分的にコードするポリヌクレオチド配列を含む、項目1に記載の方法。
(項目15)
1の値から実質的に逸脱する、標的遺伝子配列 対 参照遺伝子配列の比が、患者の上記ゲノムにおける異常な標的遺伝子配列コピー数を示す、項目1または2に記載の方法。
(項目16)
上記標的遺伝子配列の上記相対的コピー数を決定するステップには、上記被験体の上記ゲノムにおけるヘテロ接合性の消失を検出するステップが含まれる、項目1または2に記載の方法。
(項目17)
1より実質的に大きい、または小さい値を有する、標的遺伝子配列 対 参照遺伝子配列の比が、患者の上記ゲノムにおけるヘテロ接合性の消失を示す、項目1または2に記載の方法。
For a more complete understanding of the nature and advantages of the present invention, reference should be made to the following detailed description taken together with the accompanying figures. The drawings illustrate embodiments of the invention. The present invention can be modified in various ways without departing from the present invention. Accordingly, the drawings / drawings and descriptions of these embodiments are exemplary in nature and not limiting.
Accordingly, the present invention provides the following items:
(Item 1)
A method for determining the relative copy number of a target polynucleotide sequence in a subject's genome, the method comprising:
Preamplifying a target gene sequence and a reference gene sequence in a sample comprising genomic DNA of the subject;
Assaying the target gene sequence and the reference gene sequence of the pre-amplified sample by digital PCR;
Determining (a) the number of amplified polynucleotide molecules comprising the target gene sequence, and (b) the number of amplified polynucleotide molecules comprising the reference gene sequence, the ratio of (a) to (b) Steps to determine and
Including a method.
(Item 2)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the sample is from a human.
(Item 3)
2. The method of item 1, wherein the ratio of (a) to (b) is about 0.5 and there is a deletion of (a) on one chromosome.
(Item 4)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the ratio of (a) to (b) is about 1.5, and there is an overlap of (a) on one chromosome.
(Item 5)
A method for determining the copy number of a target polynucleotide sequence in the genome of a subject,
Performing a first polynucleotide amplification of a DNA sample obtained from a subject, wherein both the target polynucleotide sequence and the reference polynucleotide sequence having a predetermined genomic copy number N are amplified, thereby Generating an amplified sample; and
Distributing all or part of the amplified sample into a plurality of separated reaction volumes;
Performing a second polynucleotide amplification in each reaction volume, wherein the target polynucleotide sequence or a subsequence thereof is amplified, if present, and the reference polynucleotide sequence or a subsequence thereof is present If amplified, the step;
Determining a reaction volume number A in which the target polynucleotide sequence or a subsequence thereof is present, and (b) determining a reaction volume number B in which the reference polynucleotide sequence or a subsequence thereof is present;
Wherein the copy number of the target polynucleotide in the genome is approximately equal to (A) / (B) × N.
(Item 6)
Performing the first polynucleotide amplification comprises combining the biological sample with a composition comprising a primer specific for the target polynucleotide sequence and a primer specific for a reference polynucleotide sequence; 3. The method of item 2, comprising performing a polymerase chain reaction (PCR) assay to separately amplify the reference polynucleotide in substantially equal proportions.
(Item 7)
Item 7. The method according to Item 6, wherein the first polynucleotide amplification comprises 4 to 15 cycles.
(Item 8)
The method of item 2, wherein the reaction volume is disposed in a microfluidic device and the first polynucleotide amplification is performed in a reaction volume separate from the microfluidic device.
(Item 9)
Item 3. The method according to item 2, wherein all or part of the amplified sample is combined with a reagent selected for quantitative amplification of the target gene sequence and the reference gene sequence before the distributing step.
(Item 10)
10. The method of item 9, wherein the reference gene sequence amplification primer used in the first polynucleotide amplification step is the same as that used in the second polynucleotide amplification step.
(Item 11)
Item 11. The method according to Item 10, wherein the target gene sequence amplification primer used in the first polynucleotide amplification step is the same as that used in the second polynucleotide amplification step.
(Item 12)
10. The item 9, wherein the reagent comprises a first probe that selectively hybridizes to a target gene sequence under conditions suitable for polynucleotide amplification and a second probe that selectively hybridizes to a reference gene sequence. the method of.
(Item 13)
The first and second probes comprise different detectable labels and are suitable for binding of the first or second probe or degradation of the first or second probe during polymerase chain reaction (PCR) based polymerization. 13. The method of item 12, wherein the result is a change in detectable fluorescence of each of the detectable labels.
(Item 14)
2. The method of item 1, wherein the reference gene sequence comprises a polynucleotide sequence that at least partially encodes an RNaseP enzyme, beta-actin or GAPDH.
(Item 15)
3. The method of item 1 or 2, wherein the ratio of target gene sequence to reference gene sequence that deviates substantially from a value of 1 indicates an abnormal target gene sequence copy number in the genome of the patient.
(Item 16)
3. The method of item 1 or 2, wherein determining the relative copy number of the target gene sequence includes detecting loss of heterozygosity in the genome of the subject.
(Item 17)
3. The method of item 1 or 2, wherein the ratio of target gene sequence to reference gene sequence having a value substantially greater than or less than 1 indicates loss of heterozygosity in the patient's genome.

図1は、本明細書に記載される本発明の方法の、一般的なステップを示す流れ図である。FIG. 1 is a flow diagram illustrating the general steps of the method of the invention described herein. 図2Aは、本発明の実施形態による、マイクロ流体デバイスの例示的なチャネル設計を示す。図2Bは、本発明の実施形態による、マイクロ流体デバイスの例示的なチャネル設計を示す。FIG. 2A shows an exemplary channel design of a microfluidic device, according to an embodiment of the invention. FIG. 2B shows an exemplary channel design of a microfluidic device, according to an embodiment of the invention. 本発明のある実施形態による、マイクロ流体デバイスの単純化された図である。FIG. 3 is a simplified diagram of a microfluidic device according to an embodiment of the invention. 図4Aは、例えば図1に示されるマイクロ流体デバイスの一部を示す。図4Bは、例えば図1に示されるマイクロ流体デバイスの一部を示す。図4Cは、例えば図1に示されるマイクロ流体デバイスの一部を示す。FIG. 4A shows a portion of the microfluidic device shown, for example, in FIG. FIG. 4B shows a portion of the microfluidic device shown, for example, in FIG. FIG. 4C shows a portion of the microfluidic device shown, for example, in FIG. マイクロ流体デバイスを用いて実行される、例示的なコピー数変動の結果を示す。FIG. 6 shows exemplary copy number variation results performed using a microfluidic device. マイクロ流体デバイスを用いて実行される、例示的なヘテロ接合性の消失の結果を示す。FIG. 5 shows the results of an exemplary loss of heterozygosity performed using a microfluidic device. 本発明の一実施形態による、ヘテロ接合性の消失の検出を示すグラフである。4 is a graph illustrating detection of loss of heterozygosity according to one embodiment of the invention. 標的配列Tのコピー数が決定される架空の実験の部分的結果を示す概略図である。VIC標識(黄)プローブを用いて標的配列が増幅および検出され、FAM標識(緑)プローブを用いてシングルコピー参照配列が増幅および検出された、64×64マトリックスの反応体積が示される。黄色の標識を伴う19の反応体積と、緑色の標識を伴う12の反応体積が検出され、約1.5(19/12=1.58≒1.5)の比を示し、二倍体ゲノムにつき三つの標的配列のコピーがあることを示す。FIG. 3 is a schematic diagram showing a partial result of a fictitious experiment in which the copy number of a target sequence T is determined. Shown is a reaction volume of 64 × 64 matrix in which the target sequence was amplified and detected using the VIC labeled (yellow) probe and the single copy reference sequence was amplified and detected using the FAM labeled (green) probe. Nineteen reaction volumes with a yellow label and twelve reaction volumes with a green label were detected, indicating a ratio of approximately 1.5 (19/12 = 1.58≈1.5), and the diploid genome This shows that there are three copies of the target sequence.

遺伝病に関係するコピー数の変動を含む、患者のゲノムにおける標的ポリヌクレオチド配列のコピー数を決定するための、本発明の方法およびシステム。特に、本明細書に記載の方法およびシステムは、患者由来の試料中に存在するゲノム材料を用いて、患者のゲノムにおける標的ポリヌクレオチドのコピー数変動を検出するために用いることができる。本発明の技術は、ポリヌクレオチド増幅ベースのアッセイを典型的に用いて、試料中の標的ポリヌクレオチド配列および参照ポリヌクレオチド配列の相対コピー数を決定する。ゲノムコピー数は、参照配列につき既知である。したがって、標的ポリヌクレオチドの相対的コピー数を決定するために、標的ポリヌクレオチドのコピー数が参照ポリヌクレオチドに対して分析されうる。標的および/または参照ポリヌクレオチド配列は、時に「遺伝子」と呼ばれる。しかし、当然のことながら、「遺伝子」という用語は、配列が必ずしもタンパク質(またはRNA)をコードすることを示すものではない。   The method and system of the present invention for determining the copy number of a target polynucleotide sequence in a patient's genome, including copy number variation associated with a genetic disease. In particular, the methods and systems described herein can be used to detect target polynucleotide copy number variation in a patient's genome using genomic material present in a patient-derived sample. The techniques of the present invention typically use a polynucleotide amplification-based assay to determine the relative copy number of a target polynucleotide sequence and a reference polynucleotide sequence in a sample. Genomic copy number is known per reference sequence. Thus, the copy number of the target polynucleotide can be analyzed relative to the reference polynucleotide to determine the relative copy number of the target polynucleotide. Target and / or reference polynucleotide sequences are sometimes referred to as “genes”. However, it will be appreciated that the term “gene” does not necessarily indicate that the sequence encodes a protein (or RNA).

コピー数検出および分析技術は、多数または高密度の小体積反応部位(例えばナノ−体積反応部位または反応体積)を含むマイクロ流体デバイスなど、いわゆる「デジタル分析」または「デジタルPCR」に適する一定のハイスループットデバイスを利用できる。したがって、本発明のコピー数変動の検出および分析技術は、本明細書に記載の例示的なデバイスを含む反応/アッセイプラットフォームまたはマイクロ流体デバイス中に配置される何百〜何千の反応体積の間で試料を分配または分割するステップを含みうる。   Copy number detection and analysis techniques are consistently suitable for so-called “digital analysis” or “digital PCR”, such as microfluidic devices that contain a large number or density of small volume reaction sites (eg, nano-volume reaction sites or reaction volumes). Throughput devices can be used. Accordingly, the copy number variation detection and analysis techniques of the present invention can be employed between hundreds to thousands of reaction volumes disposed in a reaction / assay platform or microfluidic device that includes the exemplary devices described herein. And dispensing or dividing the sample.

本発明の方法には、生体試料からのDNA(例えばゲノムDNA)が、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)または他の定量的増幅技術を用いて増幅される、前増幅ステップが含まれる。典型的な生体試料には、細胞(溶解細胞および細胞ホモジネートhomoginatesを含む)、血清、および生物流体が含まれる。本明細書の方法は、(例えば、ヒト患者のゲノムにおけるコピー数変動を決定するために)一般にヒトDNAに関して記載されるが、当然のことながら、本方法は、遺伝物質の量の変動を有する任意の試料のために改変/適用されうる。例えば、動物、植物、細菌および真菌類の遺伝分析、ならびにヒト被験体の遺伝分析に、本方法が用いられうる。DNAを含む生体試料を収集および処理する方法は公知であり、ここで論議される必要はない。本発明のアッセイでは、DNAが細胞または生物流体から単離され、または、例えばDNAを含む細胞可溶化物を用いてアッセイが行われうる。したがって、本明細書において用いられるところの「DNA試料」は、精製、半精製、非精製の形のDNA、特にゲノムDNAを意味しうる。本明細書で使用されるところの、「被験体からDNA試料を得る」ステップは、単に、DNA試料が後の分析ステップ(例えば前増幅ステップ)の出発物質であるという事実をさす。「DNA試料を得る」とは、例えば被験体から細胞を収集する、またはDNAを単離する行為を意味しないが、単に予め収集されたDNAを含むチューブを得ることでありうる。 The methods of the invention include a pre-amplification step in which DNA from a biological sample (eg, genomic DNA) is amplified using polymerase chain reaction (PCR) or other quantitative amplification techniques. Typical biological samples include cells (including lysed cells and cell homogenates homogenates), serum, and biological fluids. Although the methods herein are generally described with respect to human DNA (eg, to determine copy number variation in the genome of a human patient), it will be appreciated that the method has variations in the amount of genetic material. It can be modified / applied for any sample. For example, the method can be used for genetic analysis of animals, plants, bacteria and fungi, and genetic analysis of human subjects. Methods for collecting and processing biological samples containing DNA are known and need not be discussed here. In the assays of the present invention, DNA can be isolated from cells or biological fluids, or the assay can be performed using, for example, cell lysates containing DNA. Thus, as used herein, a “DNA sample” can mean a purified, semi-purified, unpurified form of DNA, particularly genomic DNA. As used herein, “obtaining a DNA sample from a subject ” simply refers to the fact that the DNA sample is the starting material for a subsequent analysis step (eg, a pre-amplification step). “Obtaining a DNA sample” does not mean, for example, the act of collecting cells from a subject or isolating DNA, but may simply obtain a tube containing pre-collected DNA.

図1は、本明細書に記載の方法を実行するための一般的なステップを示す。一つの例示的実施形態においては、本方法のステップには、アッセイプライマ、適切なバッファー系、ヌクレオチド、およびDNAポリメラーゼ酵素(例えば「ホットスタート」条件のために修飾されたポリメラーゼ酵素)を含む前増幅マスターミックスを提供するステップと、前増幅マスターミックスにゲノムDNAを加えるステップと、目的配列(単数または複数)および参照配列を前増幅するステップと、前増幅された配列をデジタルPCR分析(エンドポイントアッセイまたはリアルタイムアッセイにおいて)によりアッセイするステップと、標的配列(単数または複数)の頻度を参照配列の頻度に対して比較するステップを伴う。当然のことながら、図1は、本発明の理解を助けるように提供されるが、本発明を制限することを意図するものではない。   FIG. 1 shows the general steps for carrying out the method described herein. In one exemplary embodiment, the steps of the method include pre-amplification comprising an assay primer, a suitable buffer system, nucleotides, and a DNA polymerase enzyme (eg, a polymerase enzyme modified for “hot start” conditions). Providing a master mix; adding genomic DNA to the pre-amplification master mix; pre-amplifying the target sequence (s) and reference sequence; and digital PCR analysis of the pre-amplified sequence (endpoint assay). Or in a real-time assay) and comparing the frequency of the target sequence (s) against the frequency of the reference sequence. It will be appreciated that FIG. 1 is provided to assist in understanding the present invention, but is not intended to limit the present invention.

図1の最初のステップである前増幅においては、被験体から得られたDNA試料の第一ポリヌクレオチド増幅が行われる。前増幅ステップにおいては、標的ポリヌクレオチド配列および参照ポリヌクレオチド配列の両者が増幅される。PCR増幅のための方法は周知であり、ここで説明する必要はない。 In pre-amplification, which is the first step in FIG. 1, a first polynucleotide amplification of a DNA sample obtained from a subject is performed. In the pre-amplification step, both the target polynucleotide sequence and the reference polynucleotide sequence are amplified. Methods for PCR amplification are well known and need not be described here.

いくつかの実施形態においては、標的配列は、欠失または重複が目的の表現型と関係する配列である。いくつかの実施形態においては、標的配列は、欠失または重複が公知の目的の表現型と関係しないが、特定の集団における変動の分布または相関に関する情報が求められる配列である。   In some embodiments, the target sequence is a sequence whose deletion or duplication is related to the phenotype of interest. In some embodiments, the target sequence is a sequence whose deletion or duplication is not related to a known phenotype of interest, but for which information about the distribution or correlation of variation in a particular population is sought.

参照配列は、公知(または推定)のゲノムコピー数を有する配列である。したがって参照配列は、ゲノムにおいて増幅または欠失される見込みのないものである。各アッセイにおいて参照配列のコピー数を実験的に(emperically)に決定する必要はない。むしろコピー数は、目的の生物における通常のコピー数に基づいて推定されうる。例えば、ヒトゲノムにおける一つの有用な参照配列は、二倍体ゲノムにつき二つのコピーにおいて存在するシングルコピー遺伝子である、RNaseP遺伝子の配列である(一倍体ゲノムにつき1のコピー数を有する)。例示の目的で他の有用な参照配列には、β−アクチンおよびグリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)が含まれるが、当然のことながら、本発明は特定の参照配列に限られない。   A reference sequence is a sequence having a known (or putative) genome copy number. Thus, the reference sequence is not likely to be amplified or deleted in the genome. It is not necessary to determine the reference sequence copy number experimentally in each assay. Rather, the copy number can be estimated based on the normal copy number in the organism of interest. For example, one useful reference sequence in the human genome is the sequence of the RNase P gene, which is a single copy gene present in two copies per diploid genome (having one copy number per haploid genome). Other useful reference sequences for purposes of illustration include β-actin and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), but it should be understood that the invention is not limited to a particular reference sequence. .

前増幅は、RNaseP(参照遺伝子)および目的標的遺伝子の両者のプライマを用いたPCR反応として実行されうる。反応が、限定数の温度サイクル(例えば5サイクル、または10サイクル)で実行されるのが典型的である。いくつかの実施形態においては、最適なサイクル数は、参照遺伝子および標的遺伝子のPCR効率による。ある実施形態では、前増幅アッセイの間の温度サイクル数は、約4〜15温度サイクル、または約4〜10温度サイクルの範囲でありうる。ある実施形態においては、温度サイクル数は、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、またはl5より多くありうる。 Pre-amplification can be performed as a PCR reaction using primers for both the RNaseP (reference gene) and the target gene of interest. The reaction is typically carried out in a limited number of temperature cycles (eg, 5 cycles, or 10 cycles). In some embodiments, the optimal number of cycles depends on the PCR efficiency of the reference gene and the target gene. In certain embodiments, the number of temperature cycles during the pre-amplification assay can range from about 4-15 temperature cycles, or from about 4-10 temperature cycles. In some embodiments, the number of temperature cycles can be greater than 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, or 15.

前増幅反応は、好ましくは定量的または比例的である。すなわち、標的および参照配列のアンプリコンの相対数(比)が、増幅されるゲノム(または他の)DNAにおける標的および参照配列の相対数(比)を反映するはずである。定量的増幅のための方法は、公知技術である。例えば、Arya等、2005,Basic principles of real−time quantitative PCR,Expert Rev Mol Diagn.5(2):209−19を参照。重複遺伝子の場合には、目的標的遺伝子の各重複コピーが別々に増幅されるように、プライマが選択されねばならない。したがって、選択的前増幅および別個の反応体積への試料分配の後、各配列に対応する比例数のアンプリコンが、反応体積中に分配される。両遺伝子の新たに生成された分子は、元の比を反映するため、後のコピー数分析により、標的遺伝子および参照遺伝子の分子数を定量できる。その結果、二つの遺伝子の比が正確に測定されうる。参照配列のコピー数は既知であるため、目的配列のコピー数を決定することができる。   The pre-amplification reaction is preferably quantitative or proportional. That is, the relative number (ratio) of target and reference sequence amplicons should reflect the relative number (ratio) of target and reference sequences in the genomic (or other) DNA being amplified. Methods for quantitative amplification are known techniques. For example, Arya et al., 2005, Basic principals of real-time quantitative PCR, Expert Rev Mol Diag. 5 (2): 209-19. In the case of duplicate genes, the primer must be selected so that each duplicate copy of the target gene of interest is amplified separately. Thus, after selective pre-amplification and sample distribution into separate reaction volumes, a proportional number of amplicons corresponding to each sequence is distributed into the reaction volume. Since the newly generated molecules of both genes reflect the original ratio, the number of molecules of the target gene and the reference gene can be quantified by subsequent copy number analysis. As a result, the ratio of the two genes can be accurately measured. Since the copy number of the reference sequence is known, the copy number of the target sequence can be determined.

二つの遺伝子コピー数の比に一切のバイアスを導入しないために、標的および参照配列の増幅効率が類似またはほぼ等しいのが望ましい。そのため、このような結果を得るように、プライマ対および増幅条件が選択されねばならない。任意のプライマ対の増幅効率は、通常の技術を用いて容易に決定されうる(例えば、Furtado等、“Application of real−time quantitative PCR in the analysis of gene expression.”DNA amplification:Current Technologies and Applications.Wymondham,Norfolk,UK:Horizon Bioscience p.131−145(2004)を参照)
標的および参照配列の増幅効率がほぼ等しいことが望ましいが、限定数の前増幅の温度サイクル(典型的には15未満、通常10または10未満、最も多くの場合には約5)により効率の任意の差が大きく軽減されることで、通常の差が結果に与える影響は有意でなくなる。
It is desirable that the amplification efficiencies of the target and reference sequences are similar or nearly equal in order not to introduce any bias in the ratio of the two gene copies. Therefore, primer pairs and amplification conditions must be selected to obtain such results. The amplification efficiency of any primer pair can be easily determined using conventional techniques (see, eg, Furtado et al., “Application of real-time quantitative PCR in the generation of gene expression. (See Wymondham, Norfolk, UK: Horizon Bioscience p. 131-145 (2004))
While it is desirable that the amplification efficiencies of the target and reference sequences be approximately equal, any efficiency can be achieved by a limited number of preamplification temperature cycles (typically less than 15, usually less than 10 or 10, most often about 5). By greatly reducing the difference, the effect of the normal difference on the result becomes insignificant.

前述のように、増幅方法は公知技術である。例示のため、前増幅法(前増幅組成物またはミックス)に用いられる反応混合物は、適切なバッファー、約1〜約10mMの範囲、好ましくは約2〜約8mMの範囲のマグネシウムイオン(Mg2+)源、ヌクレオチド、および任意に界面活性剤、および安定剤を典型的に含む。一つの適切なバッファーの例は、約5mM〜約85mMの濃度のTRISバッファーであり、10mM〜30mMの濃度が好ましい。一実施形態においては、TRISバッファー濃度は、反応ミックス中20mM二倍強度(2X)の形である。反応ミックスは、約7.5〜約9.0のpH範囲を有し、約8.0〜約8.5のpH範囲が典型的でありうる。ヌクレオチドの濃度は、約25mM〜約1000mMの範囲であり、典型的に約100mM〜約800mMの範囲でありうる。dNTP濃度の例は、100、200、300、400、500、600、700、および800mMである。Tween(商標)20、Triton(登録商標)X100、およびNonidet(商標)P40等の界面活性剤も、反応混合物に含まれうる。ジチオトレイトール(DTT、クリーランド試薬)またはメルカプトエタノール等の安定化剤も、含まれうる。前増幅反応ミックスは、前増幅反応のためのプライマを含む。プライマは一般に、試料が調製される後のPCRアッセイにおいて用いられるものと同じ配列であるが、一般に濃度は低い。プライマ濃度は、PCRアッセイにおいて用いられるプライマ濃度よりも高く、等しく、または低くなりうる。実施形態は、PCRアッセイのプライマ濃度よりも約50、25、20、10または5倍高い、等しい、またはその10分の1、20分の1、35分の1、50分の1、65分の1、75分の1、100分の1、125分の1、150分の1、175分の1、および200分の1であるプライマの使用を含む。前増幅において用いられるプライマには、ランダムプライマ、ポリAテール、および目的のPCRアッセイのために設計された特異的プライマが含まれうる。 As described above, the amplification method is a known technique. For illustration, the reaction mixture used in the pre-amplification method (pre-amplification composition or mix) is a suitable buffer, a magnesium ion (Mg 2+) source in the range of about 1 to about 10 mM, preferably in the range of about 2 to about 8 mM. , Nucleotides, and optionally surfactants and stabilizers. An example of one suitable buffer is TRIS buffer at a concentration of about 5 mM to about 85 mM, with a concentration of 10 mM to 30 mM being preferred. In one embodiment, the TRIS buffer concentration is in the form of 20 mM , double strength (2X) in the reaction mix. The reaction mix has a pH range of about 7.5 to about 9.0, with a pH range of about 8.0 to about 8.5 being typical. The concentration of nucleotides ranges from about 25 mM to about 1000 mM, and can typically range from about 100 mM to about 800 mM. Examples of dNTP concentrations are 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, and 800 mM. Surfactants such as Tween ™ 20, Triton ™ X100, and Nonidet ™ P40 can also be included in the reaction mixture. Stabilizers such as dithiothreitol (DTT, Cleland reagent) or mercaptoethanol may also be included. The pre-amplification reaction mix includes primers for the pre-amplification reaction. The primer is generally the same sequence that is used in the PCR assay after the sample is prepared, but the concentration is generally low. The primer concentration can be higher, equal or lower than the primer concentration used in the PCR assay. Embodiment, about 50,25,20,10 or 5 times greater than the primer concentration of the PCR assay higher, equal to, or one-tenth, one twentieth of 1 35 minutes, 1/50, 65 min 1, 1 75 minutes of the 1, 100-minute, 1 125 min, 1 150 min, 1 175 min, and the use of 200 minutes 1 a primer is of. Primers used in pre-amplification can include random primers, poly A tails, and specific primers designed for the PCR assay of interest.

反応ミックスは、後のリアル定量PCR分析の結果を正規化するための参照色素を任意に含みうる。一般的な市販の参照色素の例は、ROXである。ROX色素を含む市販の反応ミックスは、CellsDirect 2X Reaction Mix,Cat.Nos.11754−100および11754−500であり、Invitrogen Corporationから入手可能である。   The reaction mix can optionally include a reference dye to normalize the results of subsequent real quantitative PCR analysis. An example of a common commercially available reference dye is ROX. A commercially available reaction mix containing ROX dye is available from CellsDirect 2X Reaction Mix, Cat. Nos. 11754-100 and 11754-500, available from Invitrogen Corporation.

DNAポリメラーゼ酵素(例えばTaqポリメラーゼ)も、反応ミックスに加えられる。一実施形態においては、Platinum(登録商標)Taq DNA等のTaqポリメラーゼは、周囲温度でポリメラーゼ活性を阻害する抗体と複合体化された、組換えTaq DNAポリメラーゼである。PCRにおける変性ステップの後に、完全なポリメラーゼ活性が回復され、「ホットスタート」が提供される。 A DNA polymerase enzyme (eg, Taq polymerase) is also added to the reaction mix. In one embodiment, Taq polymerase, such as Platinum® Taq DNA, is a recombinant Taq DNA polymerase complexed with an antibody that inhibits polymerase activity at ambient temperature. After a denaturation step in PCR, complete polymerase activity is restored, providing a “hot start”.

本発明の方法により調製される前増幅試料は、デジタルPCR分析、および遺伝子の染色体重複を区別するために特に適する。特に、前増幅された試料が、複数の低体積PCR実験においてアッセイされる。デジタルPCRにおいて、同一(または実質的に類似)のアッセイが、ゲノムDNAの試料に行われる。所与のゲノム試料についての個々の反応の数は、約2〜1,000,000以上の範囲で変化しうる。好ましくは、試料に実行されるアッセイの数は、100以上、より好ましくは200以上、より好ましくは300以上である。試料に実行されるアッセイの数が500以上、700以上、765以上、1,000以上、2,500以上5,000以上7,500以上、または10,000以上である、より大規模のデジタルPCRも行われうる。実行されるアッセイの数は、ゲノム試料につき最大約25,000、最大約50,000、最大約75,000、最大約100,000、最大約250,000、最大約500,000、最大約750,000、最大約1,000,000、または1,000,000のアッセイ等、著しく大きくてもよい。デジタルPCRにおいて用いられるDNAの量は、個々のデジタルPCR反応物に一つの核酸フラグメントまたはそれ未満が存在するように、一般に選択される。 Pre-amplified samples prepared by the methods of the present invention are particularly suitable for digital PCR analysis and for distinguishing chromosomal duplications of genes. In particular, pre-amplified samples are assayed in multiple low volume PCR experiments. In digital PCR, the same (or substantially similar) assay is performed on a sample of genomic DNA. The number of individual reactions for a given genomic sample can vary from about 2 to over 1,000,000. Preferably, the number of assays performed on the sample is 100 or more, more preferably 200 or more, more preferably 300 or more. Larger scale digital PCR where the number of assays performed on the sample is 500 or more, 700 or more, 765 or more, 1,000 or more, 2500 or more 5,000 or more 7,500 or more, or 10,000 or more Can also be done. The number of assays performed can be up to about 25,000, up to about 50,000, up to about 75,000, up to about 100,000, up to about 250,000, up to about 500,000, up to about 750 per genomic sample. , 1,000, up to about 1,000,000, or more than 1,000,000 assays, etc. The amount of DNA used in digital PCR is generally selected such that there is one nucleic acid fragment or less in each digital PCR reaction.

図1に示されるように、前増幅ステップに続き、比例的に増幅された遺伝物質(例えば標的および参照ポリヌクレオチド配列に対応するアンプリコン)を有する前増幅産物を含む試料(またはこれらの部分)が、各反応ウェルが例えば、体積あたり平均一以下のアンプリコンを含むように、別々の位置または反応体積に分配される。したがって、ほとんどの反応体積はアンプリコンを有さず、一つの標的配列アンプリコンを有し、または一つの参照配列アンプリコンを有する。反応体積あたり(平均して)ゼロまたは一アンプリコンにとどまるようにアンプリコンの濃度を調節するために、前増幅された試料を希釈(典型的に1:10〜1:20)し、および/または増幅された試料のわずかな一部を使用することが、一般に有用である。一部のケースでは、前増幅ステップの産物がさらなる増幅試薬(例えばポリメラーゼ)を追加することなく使用されうるが、異なるプライマを任意に含む、増幅のための新しい試薬を加えることが一般に有用である。したがって、生体試料が、分配の前または後に、標的ポリヌクレオチド配列および参照ポリヌクレオチド12の両方の定量的または非定量的増幅のために選択された試薬と合わせられうる(ステップ2)。 As shown in FIG. 1, following a pre-amplification step, a sample (or portion thereof) containing a pre-amplification product with proportionally amplified genetic material (eg, amplicons corresponding to target and reference polynucleotide sequences) Are distributed into separate locations or reaction volumes, such that each reaction well contains, for example, an average of about 1 or less amplicons per volume. Thus, most reaction volumes do not have amplicons but have one target sequence amplicon or one reference sequence amplicon. Dilute (typically 1:10 to 1:20) the pre-amplified sample to adjust the concentration of amplicon to remain at zero or one amplicon per reaction volume (on average) and / or Or it is generally useful to use a small portion of the amplified sample. In some cases, the product of the pre-amplification step can be used without adding additional amplification reagents (eg, polymerase), but it is generally useful to add new reagents for amplification, optionally including different primers. . Thus, the biological sample can be combined with reagents selected for quantitative or non-quantitative amplification of both the target polynucleotide sequence and the reference polynucleotide 12 before or after dispensing (step 2).

さらに、前増幅ステップは一般にPCR−タイプの増幅であるが、第二増幅(すなわち、前増幅で生成されたアンプリコン配列の増幅)は、例えば限定されないが、Nasba(Compton,1991.Nucleic Acid Sequence−based Amplification,Nature 350:91−91,1991)およびEberwineプロトコル(Van Gelder等、Amplified RNA synthesized from limited quantities of heterogeneous cDNA.Proc Natl Acad Sci USA.1990)等の、任意の増幅方法を用いて行われうる。   In addition, the pre-amplification step is generally a PCR-type amplification, but the second amplification (ie, amplification of the amplicon sequence generated by the pre-amplification) is not limited to, for example, but a Nasba (Compton, 1991. Nucleic Acid Sequence). -Amplification of Nature 350: 91-91, 1991) and the Eberwine protocol (Van Gelder et al., Amplified RNA synthesized from limited heterogeneous S.Ac. It can be broken.

上記のように、当然のことながら、DNAテンプレートおよびアンプリコンの量(開始ゲノムDNA量、増幅サイクル数、増幅効率および反応体積サイズの関数)は、所望の分配を達成するために調節される。当業者は、前増幅産物中のアンプリコンの濃度を決定し、インプットに適切な量を計算できる。より好都合には、前増幅産物の一連の段階希釈がテストされうる。例えば、図3に示されるデバイス(Fluidigm Corp.からBioMark 12.765 Digital Arrayとして市販される)は、12の希釈を同時にテストすることを可能にする。任意で、線形回帰プロットを生成することにより、最適な希釈が決定されうる。最適な希釈には、線が直線であり、原点を通らねばならない。その後、元の試料の濃度がプロットから計算されうる。   As noted above, it will be appreciated that the amount of DNA template and amplicon (a function of starting genomic DNA amount, number of amplification cycles, amplification efficiency and reaction volume size) is adjusted to achieve the desired partition. One skilled in the art can determine the concentration of amplicon in the pre-amplification product and calculate the appropriate amount for the input. More conveniently, a series of serial dilutions of the pre-amplification product can be tested. For example, the device shown in FIG. 3 (commercially available from Fluidigm Corp. as BioMark 12.765 Digital Array) allows 12 dilutions to be tested simultaneously. Optionally, the optimal dilution can be determined by generating a linear regression plot. For optimal dilution, the line should be straight and pass through the origin. The original sample concentration can then be calculated from the plot.

分配後、複数の反応チャンバに含まれるゲノム材料が、標的または参照配列に対応するアンプリコンが隔離された反応体積の数を決定するために試料アッセイをさらに行うために、増幅されうる(図1、14)。第二増幅は、前増幅において用いられたのと同じプライマ、または異なるプライマ(例えばネステッドセット)を用いて行われうる。   After dispensing, genomic material contained in multiple reaction chambers can be amplified to further perform a sample assay to determine the number of reaction volumes in which amplicons corresponding to target or reference sequences have been sequestered (FIG. 1). 14). The second amplification can be performed using the same primer used in the pre-amplification, or a different primer (eg, a nested set).

参照ポリヌクレオチドと比較して標的ポリヌクレオチドから生じるシグナルを区別するために、試料の分別検出および分析が行われうる(図1、16)。例えば、別個の反応部位の分析を用いて、標的ポリヌクレオチド配列を含む反応体積数と参照ポリヌクレオチド配列を含む反応体積数との比を計算しうる。方法は、遺伝子欠失または重複、ヘテロ接合性の消失の検出など、例えば異数性(例えばトリソミー)および他の多くの遺伝的異常を含む、被験体のゲノムにおける標的配列についての遺伝学的に関係がある情報を検出および分析するステップを、さらに含みうる。様々な分別検出および分析技術を含む、方法ステップに関するさらなる詳細が、以下に提供される。 In order to distinguish the signal originating from the target polynucleotide relative to the reference polynucleotide, differential detection and analysis of the sample can be performed (FIGS. 1, 16). For example, a separate reaction site analysis can be used to calculate the ratio of the reaction volume containing the target polynucleotide sequence to the reaction volume containing the reference polynucleotide sequence. The methods include genetic detection of target sequences in the subject 's genome, including detection of gene deletions or duplications, loss of heterozygosity, etc., eg, aneuploidy (eg, trisomy) and many other genetic abnormalities. The method may further include detecting and analyzing relevant information. Further details regarding method steps, including various fractional detection and analysis techniques, are provided below.

上に開示されるように、前増幅産物または非増幅遺伝物質を含む試料が、検出および分析プラットフォームの別々の位置または反応体積に分配されうる。試料の分配は、例えば、複数の小体積反応部位/チャンバを含むマイクロ流体デバイスにおけるフローベースの分配等、様々な技術およびデバイスを用いて行われうる。一般に、本明細書に記載される方法の分配ステップが、目的の試料材料、例えば標的および参照配列を、後の検出および分析のために個々の反応部位に分離するために実施される。 As disclosed above, samples containing pre-amplified products or unamplified genetic material can be distributed to separate locations or reaction volumes of the detection and analysis platform. Sample distribution may be performed using a variety of techniques and devices, such as, for example, flow-based distribution in a microfluidic device including multiple small volume reaction sites / chambers. In general, the dispensing steps of the methods described herein are performed to separate the sample material of interest, eg, target and reference sequences, into individual reaction sites for later detection and analysis.

複数の反応部位または体積の各々の中で、標的ポリヌクレオチド配列および選択された参照ポリヌクレオチド配列の多重反応検出定量分析/増幅を含む、一つ以上の増幅アッセイが行われうる。試料中の検出配列の比が、デジタルPCR分析、リアルタイムPCR曲線のモニタリングおよび/または一つのアッセイ対別のアッセイの陽性反応チャンバのエンドポイントイメージの比較等の検出技術を使用して計算されうる。あるいは、DNA試料中の任意の配列の濃度(コピー数/μL)が、その配列のコピーを少なくとも一つ含むデバイス内の陽性反応チャンバの数を用いて計算され、コピー数を計算するために、標的および参照配列の濃度の比が決定されうる。一切の目的で参照により本明細書に組み込まれる、同時係属出願である米国特許出願第12/170414号、“Method and Apparatus for Determining Copy Number Variation Using Digital PCR”を参照。一切の目的で参照により本明細書に組み込まれる、Dube等、2008,“Mathematical Analysis of Copy Number Variation in a DNA Sample Using Digital PCR on a Nanofluidic Device”PLoS ONE 3(8):e2876.doi:10.1371/journal.pone.0002876も参照。   Within each of the plurality of reaction sites or volumes, one or more amplification assays can be performed, including multiplex reaction detection quantitative analysis / amplification of the target polynucleotide sequence and the selected reference polynucleotide sequence. The ratio of detection sequences in a sample can be calculated using detection techniques such as digital PCR analysis, real-time PCR curve monitoring and / or comparison of endpoint images of positive reaction chambers of one assay versus another assay. Alternatively, the concentration (copy number / μL) of any sequence in the DNA sample is calculated using the number of positive reaction chambers in the device containing at least one copy of that sequence, and to calculate the copy number, The ratio of the target and reference sequence concentrations can be determined. See co-pending US patent application Ser. No. 12 / 170,414, “Method and Apparatus for Determining Copy Number Variation Digital PCR,” which is incorporated herein by reference for all purposes. Dube et al., 2008, “Mathematical Analysis of Copy Number Variation in a DNA Sample Using Digital PCR on a Nanofluidic E2”, which is incorporated herein by reference for all purposes. doi: 10.1371 / journal. pone. See also 0002876.

上述の通り、本発明は、例えば患者のゲノムにおける、標的ポリヌクレオチドのコピー数変動を決定する方法および増幅ベースの技術を含み、いくつかの場合には、後の定量的増幅および分析のためのマイクロ流体デバイスにおける試料の分配前に、前増幅ステップが行われうる。前増幅は、例えば一つの標的遺伝子の複数のコピーが、同じ染色体上で密接するために、定量分析の間、例えばマイクロ流体デバイス中に分配される際に標的配列を最適に分割できない場合に所望されうる。そのような場合には、標的遺伝子の複数のコピーが、二つではなく一つの分子として過小計数または定量されうる。そのため、遺伝子コピーの総数が、過小評価されうる。   As noted above, the present invention includes methods and amplification-based techniques for determining target polynucleotide copy number variation, for example, in a patient's genome, and in some cases for subsequent quantitative amplification and analysis. A pre-amplification step may be performed prior to sample distribution in the microfluidic device. Pre-amplification is desirable, for example, when multiple copies of a single target gene are in close proximity on the same chromosome, so that the target sequence cannot be optimally divided during quantitative analysis, for example when distributed in a microfluidic device. Can be done. In such cases, multiple copies of the target gene can be undercounted or quantified as a single molecule rather than two. Therefore, the total number of gene copies can be underestimated.

本発明によれば、CNV計算は、異なる試料における遺伝子コピー数の見掛け上の差を、試料量の差により生じる歪み等の歪みまたはアッセイノイズ/エラーから都合よく区別するために、「相対的コピー数」の計算を典型的に含む。(ゲノムあたりの)遺伝子の相対的コピー数は、患者のゲノムにおける既知の濃度(コピー数)のDNA試料中のシングルコピー参照遺伝子のコピー数に対する、標的遺伝子のコピー数の比として表すことができ、これは典型的に1に等しい。同じデジタルアレイ上に二つの異なる標識(例えば蛍光色素)を伴って、二つの遺伝子(標的ポリヌクレオチドおよび参照ポリヌクレオチド)のための二つのアッセイを利用することにより、本明細書に記載の方法を用いて、同じDNA試料中の両遺伝子を同時に定量することができる。あるいは、さほど都合よくはないが、(前増幅からの)標的アンプリコンが、一つの反応体積組のチップ上で増幅され、(前増幅からの)テストアンプリコンが、異なるアンプリコン組においてアッセイされ、データが比較されうる。これらの二つの遺伝子の比は、DNA試料中の標的ポリヌクレオチド配列、または目的遺伝子の相対的コピー数である。一つのアプローチにおいては、この方法は、標的ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が存在する反応体積数(A)を決定するステップと、参照ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が存在する反応体積数(B)を決定するステップと、Nが所定の参照配列のゲノムコピー数である場合において、ゲノムにおける標的ポリヌクレオチドのコピー数が(A)/(B)×Nにほぼ等しいことを決定するステップとして要約されうる。当然のことながら、ほとんどの生物において多倍数性が低い(例えばヒトは通常、二つの体細胞染色体のコピーを有する)一方で、本発明において検出されるアンプリコンの数が本来的に実験誤差を伴うため、(A)/(B)×Nはコピー数にほぼ関連する。例えば、(A)は、実験的に936と決定され、(B)は実験的に596と決定され、Nは一倍体ゲノムにつき1でありうる。(A)/(B)×Nは、1.57(約1.5)に等しく、これは、一倍体ゲノムあたりAのコピーが約1.5であることを示すものと理解されよう(すなわちAのトリソミー)。図8および以下の実施例を参照。 In accordance with the present invention, CNV calculations are performed in order to conveniently distinguish the apparent difference in gene copy numbers in different samples from distortions such as distortions caused by differences in sample volume or assay noise / errors. It typically includes a “number” calculation. The relative gene copy number (per genome) can be expressed as the ratio of the copy number of the target gene to the copy number of the single copy reference gene in a DNA sample of known concentration (copy number) in the patient's genome. This is typically equal to 1. By utilizing two assays for two genes (target and reference polynucleotides) with two different labels (eg, fluorescent dyes) on the same digital array, the methods described herein can be performed. In use, both genes in the same DNA sample can be quantified simultaneously. Alternatively, although less convenient, the target amplicon (from pre-amplification) is amplified on one reaction volume set of chips, and the test amplicon (from pre-amplification) is assayed in a different amplicon set. The data can be compared. The ratio of these two genes is the target polynucleotide sequence in the DNA sample, or the relative copy number of the gene of interest. In one approach, the method, the target polynucleotide sequence or steps and, reference polynucleotide sequence or reaction volume number subsequence thereof is present to determine the reaction volume number (A) of the partial sequence is present (B ) and steps of determining, when N is genomic copy number of a predetermined reference sequence, as a step of determining that the number of copies of the target polynucleotide is approximately equal to (a) / (B) × N in the genome Can be summarized. Of course, while most polyploidy is low in most organisms (eg, humans usually have two copies of somatic chromosomes), the number of amplicons detected in the present invention inherently introduces experimental error. Therefore, (A) / (B) × N is almost related to the copy number. For example, (A) can be experimentally determined to be 936, (B) can be experimentally determined to be 596, and N can be 1 per haploid genome. (A) / (B) × N is equal to 1.57 (about 1.5), which is understood to indicate that there are about 1.5 copies of A per haploid genome ( Ie trisomy of A). See FIG. 8 and the examples below.

様々な検出プラットフォームまたはマイクロ流体デバイスおよび方法が、本発明の実行に用いられうる。いくつかの実施形態においては、ガラス、プラスチック、シリコン、弾性ポリマー類(例えばポリジメチルシロキサン、ポリウレタン、または他のポリマー類)等の様々な材料を用いて、デバイスが構築されうる。本発明のある実施形態においては、本発明の態様を実施するために用いられるマイクロ流体デバイスは、少なくとも部分的にエラストマー材料から典型的に構築され、単層および多層ソフトリソグラフィ(MSL)技術および/または犠牲層カプセル化法により構築される(例えば、一切の目的のためにいずれも参照により全体として本明細書に組み込まれる、Unger等、2000,Science 288:113−116,および国際公開第01/01025号を参照)。このような方法を利用して、デバイスのフローチャネルを通る溶液流が、エラストマー膜またはセグメントによりフローチャネルから分離された一つ以上のコントロールチャネルにより少なくとも部分的に制御される、マイクロ流体デバイスが設計されうる。この膜またはセグメントは、コントロールチャネルに作動力を行使することにより、コントロールチャネルが伴うフローチャネル内へ偏向され、または引き込められうる。膜がフローチャネル内に偏向され、またはフローチャネルから引き込められる程度を制御することにより、フローチャネルを通じた溶液流が遅くされ、または完全に遮断されうる。このタイプのコントロールおよびフローチャネルの組み合わせを用いて、Unger等、上記、国際公開第02/43615号および01/01025号に詳述されるように、溶液流を調節するための多様なタイプのバルブおよびポンプを準備できる。   Various detection platforms or microfluidic devices and methods can be used in the practice of the present invention. In some embodiments, the device can be constructed using a variety of materials such as glass, plastic, silicon, elastic polymers (eg, polydimethylsiloxane, polyurethane, or other polymers). In certain embodiments of the present invention, the microfluidic devices used to practice aspects of the present invention are typically constructed at least partially from an elastomeric material, and include monolayer and multilayer soft lithography (MSL) technology and / or Or constructed by sacrificial layer encapsulation methods (eg, Unger et al., 2000, Science 288: 113-116, and WO 01/116, all incorporated herein by reference for all purposes). 01025). Using such a method, a microfluidic device is designed in which solution flow through the device flow channel is at least partially controlled by one or more control channels separated from the flow channel by an elastomeric membrane or segment. Can be done. This membrane or segment can be deflected or retracted into the flow channel with the control channel by exerting an actuation force on the control channel. By controlling the degree to which the membrane is deflected into or drawn from the flow channel, the solution flow through the flow channel can be slowed or completely blocked. Using this type of control and flow channel combination, various types of valves to regulate solution flow, as detailed in Unger et al., Supra, WO 02/43615 and 01/01025. And you can prepare the pump.

本明細書に記載のマイクロ流体デバイスにおける試料分配は、部分的に従来技術において一般に認識されるエラストマー材料の一定の特性により実施されうる。例えば、Allcockら(Contemporary Polymer Chemistry,2nd Ed.)は、そのガラス転移温度と融解温度の間の温度で存在するポリマー類として、「エラストマー」または「エラストマー材料」を一般的に記載する。エラストマー材料は、ポリマー鎖が容易にねじれ運動を行い、力に応答した主鎖の非コイル化と、力の非存在下で主鎖が再度コイル化して元の形をとることを可能にするため、弾性を呈する。一般に、エラストマーは力が加えられると変形するが、力が除去されると元の形に戻る。エラストマー材料により呈される弾力性は、ヤング係数により特徴付けられる。本明細書に開示されるマイクロ流体デバイスにおいて利用されるエラストマー材料は、典型的に、1Pa−1TPaの間、他の場合には約10Pa−100GPaの間、さらに他の場合には約20Pa−1GPaの間、さらに他の場合には約50Pa−10MPaの間、ある場合には約100Pa−1MPaの間のヤング係数を有する。これらの範囲外のヤング係数を有するエラストマー材料も、具体的場合の必要性に応じて利用できる。   Sample distribution in the microfluidic devices described herein can be performed in part by certain properties of elastomeric materials generally recognized in the prior art. For example, Allcock et al. (Contemporary Polymer Chemistry, 2nd Ed.) Generally describe “elastomers” or “elastomeric materials” as polymers that exist at temperatures between their glass transition temperature and melting temperature. Elastomeric materials allow the polymer chains to easily twist, allowing the main chain to uncoil in response to force and to re-coil the main chain in the absence of force to take its original form. , Exhibit elasticity. In general, elastomers deform when a force is applied, but return to their original shape when the force is removed. The elasticity exhibited by the elastomeric material is characterized by Young's modulus. Elastomeric materials utilized in the microfluidic devices disclosed herein are typically between 1 Pa-1 TPa, in other cases between about 10 Pa-100 GPa, and in other cases about 20 Pa-1 GPa. And in other cases between about 50 Pa-10 MPa and in some cases between about 100 Pa-1 MPa. Elastomeric materials having Young's modulus outside these ranges can also be utilized depending on the needs of the specific case.

ポリマー化学、前駆体、合成方法、反応条件、および添加物候補の相当の多様性を前提として、さまざまな特性がある用途および応用のために選択されうる。したがって、本発明に関しては、モノリシックのエラストマー超小型バルブおよびポンプを作るために使用できる、多数の可能なエラストマー系がある。本明細書に記載のマイクロ流体デバイスのいくつかは、GE RTV615(製剤)、ビニルシランクロスリンク(タイプ)シリコンエラストマー(ファミリー)等の弾性ポリマーから製造される。しかし、本発明のマイクロ流体システムは、ポリマーのこの一つの製剤、タイプまたはこのファミリーにさえ限定されず、むしろ、ほぼ任意の弾性ポリマーが適切である。材料の選択は典型的に、行われる利用に必要とされる特定の材料の特性(例えば耐溶剤性、硬さ、気体透過性、および/または温度安定性)に依存する。本明細書に開示のマイクロ流体デバイスの要素の製造において使用できるエラストマー材料のタイプに関するさらなる詳細は、Unger等(2000)Science 288:113−116、および国際公開第02/43615号および第01/01025号に記載され、それらは一切の目的のために参照により全体として本明細書に組み込まれる。   Given the considerable diversity of polymer chemistry, precursors, synthetic methods, reaction conditions, and additive candidates, a variety of properties can be selected for applications and applications. Thus, in the context of the present invention, there are a number of possible elastomer systems that can be used to make monolithic elastomeric microvalves and pumps. Some of the microfluidic devices described herein are made from elastic polymers such as GE RTV 615 (formulation), vinyl silane cross-link (type) silicone elastomer (family). However, the microfluidic system of the invention is not limited to this one formulation, type or even family of polymers, but rather almost any elastic polymer is suitable. The choice of material typically depends on the specific material properties (eg, solvent resistance, hardness, gas permeability, and / or temperature stability) required for the application being made. For further details regarding the types of elastomeric materials that can be used in the manufacture of the elements of the microfluidic devices disclosed herein, see Unger et al. (2000) Science 288: 113-116, and WO 02/43615 and 01/01025. Which are incorporated herein by reference in their entirety for all purposes.

デバイス製造および温度サイクリング。   Device manufacturing and temperature cycling.

示されるように、本発明の技術は、デジタル分析またはデジタルPCRに適した高処理量マイクロ流体デバイスを含む、多様な検出プラットフォームの使用を取り入れうる。デバイス製造、システム要素の態様、および温度サイクリングの態様が、後にさらに詳述される。   As indicated, the techniques of the present invention may incorporate the use of a variety of detection platforms, including high throughput microfluidic devices suitable for digital analysis or digital PCR. Device fabrication, system element aspects, and temperature cycling aspects are further detailed below.

一実施形態においては、本発明の使用に適するマイクロ流体デバイスは、単層および多層ソフトリソグラフィ(MSL)技術および/または犠牲層カプセル化法を利用して構築されうる。一つの基本的なMSLアプローチは、一連のエラストマー層を微小機械加工モールドにキャスティングし、モールドから層を除去し、層を融合させるステップを含む。犠牲層カプセル化アプローチにおいては、チャネルが求められる場所にフォトレジストのパターンが堆積される。これらの技術およびマイクロ流体デバイスの作成におけるその使用は、例えば、各々が一切の目的のために参照により全体として本明細書に組み込まれる、Unger等(2000)Science 288:113−116,およびChou等、(2000)“Integrated Elastomer Fluidic Lab−on−a−chip−Surface Patterning and DNA Diagnostics,”in Proceedings of the Solid State Actuator and Sensor Workshop,Hilton Head,S.C.;および国際公開第01/01025号により詳述される。 In one embodiment, microfluidic devices suitable for use with the present invention can be constructed utilizing single layer and multilayer soft lithography (MSL) techniques and / or sacrificial layer encapsulation methods. One basic MSL approach involves casting a series of elastomeric layers into a micromachined mold, removing the layers from the mold, and fusing the layers. In the sacrificial layer encapsulation approach, a pattern of photoresist is deposited where the channel is desired. These techniques and their use in making microfluidic devices are described, for example, by Unger et al. (2000) Science 288: 113-116, and Chou et al., Each incorporated herein by reference in its entirety for all purposes. (2000) "Integrated Elastomer Fluidic Lab-on-a-chip-Surface Pattering and DNA Diagnostics," in Proceedings of the Solid State Actor and Henstor and Sensor. C. And WO 01/01025.

簡潔にいうと、前述の例示的な製造方法は、最初にフォトレジスト(Shipley SJR5740)を用いたフォトリソグラフィにより、上層(例えば、コントロールチャネルを伴うエラストマー層)および下層(例えば、フローチャネルを伴うエラストマー層)のための母型をシリコンウエハ上に製造するステップを伴う。チャネル高さは、スピンコーティング速度により正確に制御されうる。フォトレジストを紫外光に曝した後、現像することにより、フォトレジストチャネルが形成される。熱再流プロセスおよび保護処は、参照により全体として本明細書に組み込まれる、M.A.Unger,H.−P.Chou,T.Throsen,A.SchererおよびS.R.Quake,Science(2000)288:113により記載されるように、典型的に達成される。そして、混合された二成分系シリコンエラストマー(GE RTV615)がそれぞれ底部モールド内にスピンされ、上部モールド上へ注がれる。底部ポリマー流体層の厚さを制御するために、スピンコーティングが利用されうる。80℃のオーブンで25分間焼いた後、一部硬化された上層が型から剥がされ、下層と位置をそろえてまとめられる。これらの二層を不可逆的に結合するために、80℃での1.5時間の最終焼きが用いられる。底部シリコン母型から剥がされたこのRTVデバイスは、HCL(0.1N,80℃で30分)で、典型的に処される。この処は、Si−O−Si結合の一部を切断するように作用し、それによりヒドロキシ基が曝されてチャネルの親水性が高まる。 Briefly, the exemplary manufacturing method described above involves first photolithography using a photoresist (Shipley SJR5740) to form an upper layer (eg, an elastomer layer with a control channel) and a lower layer (eg, an elastomer with a flow channel). A step of manufacturing a matrix for the layer) on a silicon wafer. The channel height can be accurately controlled by the spin coating speed. A photoresist channel is formed by developing the photoresist after exposure to ultraviolet light. Thermal reflow process and protection treatment is incorporated by reference herein in its entirety, M. A. Unger, H .; -P. Chou, T .; Throsen, A.M. Scherer and S. R. This is typically accomplished as described by Quake, Science (2000) 288: 113. The mixed two-component silicone elastomer (GE RTV 615) is then spun into the bottom mold and poured onto the top mold. Spin coating can be utilized to control the thickness of the bottom polymer fluid layer. After baking in an oven at 80 ° C. for 25 minutes, the partially cured upper layer is peeled off from the mold and aligned with the lower layer. To bond these two layers irreversibly, a final baking at 80 ° C. for 1.5 hours is used. The RTV devices removed from the bottom silicon mother mold is, HCL in (0.1 N, 80 30 min at ° C.), are typically processed. This treatment acts to cleave a portion of Si-O-Si bonds, thereby exposed hydroxy groups increases the hydrophilic channels.

それから、デバイスが任意に支持材に密封されうる。支持材は、基本的に任意の材料で製造されうるが、形成される封止は主に接着力によるため、良好な封止を確保するために表面は平坦でなければならない。好適な支持材の例には、ガラス、プラスチック等が含まれる。   The device can then optionally be sealed to the support. The support can be made of essentially any material, but since the seal formed is mainly due to adhesive forces, the surface must be flat to ensure a good seal. Examples of suitable support materials include glass, plastic and the like.

デバイスが前述の方法により形成される結果、担体(例えばガラススライド)がフローチャネルの一つの壁を形成する。あるいは、フローチャネルがエラストマー材料に完全に封入されるように、母型から一旦除去されたデバイスが薄いエラストマー膜に封止される。それから、得られたエラストマーデバイスが、担体支持材に任意に合わせられうる。 As a result of the device being formed by the method described above, the carrier (eg glass slide) forms one wall of the flow channel. Alternatively, the device once removed from the matrix is sealed with a thin elastomeric membrane so that the flow channel is completely encapsulated in the elastomeric material. The resulting elastomeric device can then be optionally matched to a carrier support.

層形成
一実施形態においては、製造中に試薬が反応部位に堆積されるものを含む、マイクロ流体デバイスは、三層から形成される。下層は、試薬が上に堆積される層である。下層は、MLS方法につき上記される引用文献に記載されるように、様々なエラストマー材料から形成されうる。典型的には、材料は、ポリジメチルシロキサン(PDMS)エラストマーである。特定のデバイスに所望される反応部位の配置および位置に基づいて、適切な試薬がスポットされるべき下層上の位置を決定できる。PDMSは疎水性であるため、堆積された水性のスポットは縮小して非常に小さなスポットを形成する。前述のように、反応部位に導入された試薬は試料溶液中に溶解することが意図されるため、任意に堆積される試薬は、試薬とエラストマー表面の間に共有結合が形成されないように堆積される。
Layer Formation In one embodiment, microfluidic devices, including those in which reagents are deposited at the reaction site during manufacture, are formed from three layers. The lower layer is the layer on which the reagent is deposited. The underlayer can be formed from a variety of elastomeric materials as described in the references cited above for the MLS process. Typically, the material is a polydimethylsiloxane (PDMS) elastomer. Based on the location and position of the reaction site desired for a particular device, the position on the lower layer where the appropriate reagent should be spotted can be determined. Since PDMS is hydrophobic, the deposited aqueous spot shrinks to form a very small spot. As described above, since the reagent introduced at the reaction site is intended to dissolve in the sample solution, the arbitrarily deposited reagent is deposited such that no covalent bond is formed between the reagent and the elastomeric surface. The

デバイスの他の二層は、フローチャネルが形成される層、およびコントロールチャネルならびに任意にガードチャネルが形成される層である。これらの二層は、本セクションに前述される一般的な方法にしたがって準備される。それから、得られた二層構造が、試薬が上に堆積されている第一層の上に配置される。三層の組成の具体例は、以下の通りである(成分Aの成分Bに対する割り当て):第一層(試料層)30:1(重量);第二層(フローチャネル層)30:1;および第三層(コントロール層)4:1。しかし、エラストマー成分の他の組成および比も同様に利用されうることが予想される。このプロセスの間には、適切な反応部位内に試薬が配置されるように、反応部位が堆積された試薬と位置をそろえられる。   The other two layers of the device are the layer where the flow channel is formed, and the layer where the control channel and optionally the guard channel are formed. These two layers are prepared according to the general method described earlier in this section. The resulting bilayer structure is then placed on the first layer on which the reagent is deposited. Specific examples of the composition of the three layers are as follows (assignment of component A to component B): first layer (sample layer) 30: 1 (weight); second layer (flow channel layer) 30: 1; And third layer (control layer) 4: 1. However, it is anticipated that other compositions and ratios of elastomer components may be utilized as well. During this process, the reaction site is aligned with the deposited reagent so that the reagent is placed within the appropriate reaction site.

本発明によれば、マイクロ流体デバイスに、温度サイクリングが実行されうる。特に、温度サイクリングを用いて、反応チャンバ内に分配された試料の分析を促進する増幅反応を行いうる。   According to the present invention, temperature cycling can be performed on a microfluidic device. In particular, temperature cycling can be used to perform an amplification reaction that facilitates analysis of the sample dispensed in the reaction chamber.

様々な精巧さの多様な選択肢が、マイクロ流体デバイスの選択された領域内またはデバイス全体の温度制御のために利用可能である。したがって、本明細書で用いられるところで、温度コントローラという用語は、マイクロ流体デバイス全体、またはマイクロ流体デバイスの一部(例えば特定の温度域内、またはブラインドチャネルタイプのマイクロ流体デバイスのマトリックスにおける一つ以上の接合部で)の温度を調節できる、デバイスまたは素子を広く意味するものである。   A variety of different sophistication options are available for temperature control within selected regions of the microfluidic device or across the device. Thus, as used herein, the term temperature controller refers to one or more microfluidic devices or a portion of a microfluidic device (eg, within a particular temperature range or in a matrix of blind channel type microfluidic devices. It broadly means a device or element that can adjust the temperature (at the junction).

一般に、デバイスを温度サイクルするために、デバイスが温度サイクリングプレート上に配置される。例えばThermoHybaid Px2(Franklin,MA)、MJ Research PTC−200(South San Francisco,CA)、Eppendorf Part#E5331(Westbury,NY)、Techne Part#205330(Princeton,NJ)を含む、様々なこのようなプレートが、商業上のソースから容易に入手可能である。   In general, to temperature cycle the device, the device is placed on a temperature cycling plate. For example, ThermoHybaid Px2 (Franklin, MA), MJ Research PTC-200 (South San Francisco, Calif.), Eppendorf Part # E5331 (Westbury, NY), Techne Part # 205330 (Prince), Are readily available from commercial sources.

温度サイクリングステップの精度を確保するために、あるデバイスにおいては、デバイスの様々な領域で温度を検知するセンサを組み込むことが有用である。温度を検知するための一つの構造は、熱電対である。このような熱電対は、下の基板材料にパターニングされた薄膜ワイヤとして、または微細製造されたエラストマー材料自体に直接組み込まれたワイヤとしてつくられうる。   In order to ensure the accuracy of the temperature cycling step, in some devices it is useful to incorporate sensors that sense temperature in various regions of the device. One structure for detecting temperature is a thermocouple. Such thermocouples can be made as thin film wires patterned into the underlying substrate material or as wires incorporated directly into the microfabricated elastomer material itself.

温度検出/モニタリングの様々な手段が、本発明のシステム/デバイスに含まれうる。例えば、電気抵抗の変化により温度が検出されてもよい。熱変色性材料は、増幅デバイスの領域上の温度を検出するために利用可能な、別のタイプの構造である。温度を検出する別のアプローチは、赤外線カメラを用いることによる。温度検出のさらに別のアプローチは、焦電センサを用いることによる。キャパシタンスおよびインダクタンス等、他の電気現象は、本発明の実施形態により温度を検出するために利用されうる。熱拡散率についての公知の方程式およびデバイスで利用されるエラストマーおよびガラスの適切な値を用いて、反応部位内の温度が、コントローラが維持しようとする温度に達するのに要する時間を計算できる。   Various means of temperature detection / monitoring can be included in the system / device of the present invention. For example, the temperature may be detected by a change in electrical resistance. Thermochromic materials are another type of structure that can be used to detect the temperature over the area of an amplification device. Another approach to detecting temperature is by using an infrared camera. Yet another approach to temperature detection is by using pyroelectric sensors. Other electrical phenomena, such as capacitance and inductance, can be utilized to detect temperature according to embodiments of the present invention. Using the known equations for thermal diffusivity and the appropriate values of elastomer and glass utilized in the device, the time required for the temperature in the reaction site to reach the temperature that the controller is trying to maintain can be calculated.

適切である可能性のある様々な材料組成および特性に加えて、本発明に用いるのに適切なマイクロ流体デバイスは、様々な特徴、設計、チャネル構造等を含みうる。デバイスは、溶液が中を流れることができる流路を一般に意味する、複数の「フローチャネル」を典型的に含む。さらに、デバイスは「コントロールチャネル」、あるいは、フローチャネル内の流れを作動するために使用できるようにフローチャネルと連結するように設計されたチャネルを含みうる。デバイスは、「バルブ」等、流体の流れをさらに調節するための特徴をさらに含むことができ、これには、中でフローチャネルとコントロールチャネルが交差し、作動力に応じてフローチャネル内に偏向され、または引き込められうるエラストマー膜により分離される、構が含まれうる。また、ある実施形態は、デバイスの外部ポートと一つ以上のフローチャネルの間に流体アクセスを提供するようにエラストマーデバイス内に形成されるチャネルをさす、「ビア」を含みうる。したがって、ビアは、例えば試料インプットまたはアウトプットとして役立ちうる。 In addition to various material compositions and properties that may be suitable, microfluidic devices suitable for use with the present invention may include various features, designs, channel structures, and the like. The device typically includes a plurality of “flow channels” that generally mean a flow path through which the solution can flow. Further, the device may include a “control channel” or a channel designed to couple with the flow channel so that it can be used to operate the flow within the flow channel. The device can further include features for further regulating fluid flow, such as a “valve”, in which the flow channel and control channel intersect and deflect into the flow channel in response to an actuation force It is, or are separated by retracted may elastomeric membrane can include configuration. Certain embodiments may also include “vias” that refer to channels formed in the elastomeric device to provide fluid access between the external port of the device and one or more flow channels. Thus, vias can serve as sample input or output, for example.

多くのタイプのチャネル構造または設計が、本発明において実施されうる。図2Aに示されるように、本発明のデバイスに含まれうるチャネル設計の一つのタイプは、オープンチャネル設計を含む。「オープンチャネル」または「オープンエンドチャネル」は、フローチャネルが出口(例えばアウトレット)と別個の入口(例えばインレット)を有するように、別個のビアの間に配置されたフローチャネルをさす。一般に、オープンチャネルネットワーク設計は、一つまたは複数のブランチフローチャネルのまわりに接続されてオープンチャネルネットワークを形成しうる、少なくとも二つの対するフローチャネルビアまたはインレットを含む。隣接した/重なり合ったコントロールチャネルにより形成される一つ以上のバルブが作動されて、ブランチチャネルの別々の領域を分離し、反応部位を形成しうる。このようなバルブは、複数の反応部位を切り替え可能に分離するための機構を提供する。本明細書に記載されるように、デバイスは、一つ以上チャネルが分岐する一つ以上のオープンフローチャネルを含みうる。一つ以上の反応領域または反応部位が、フローチャネルの長さに沿って任意の場所に配置されうる。重なり合ったフローチャネルにより形成されるバルブが作動されて、チャネルに沿って配置された反応部位(単数または複数)を分離し、これにより、反応部位を切り替え可能に分離するための機構を提供しうる。したがって、各デバイスが、多数の反応部位(例えば10,000+)を含むことができ、高い反応部位密度を達成でき、これにより、従来のマイクロ流体デバイスと比較して、これらのデバイスのサイズの大幅な縮小が可能になる。オープンチャネル設計は、例えば、二つ以上の位置/ビアからアドレスされうるブランチフローチャネルを有しうる。この設計態様は、例えば特定のチャネル/ブランチフローチャネルが妨害または遮断(例えば製造上のばらつき、欠陥等により)された場合に、流体を異なる方向から入れることができ、特定の遮断または閉塞の反対側までチャネルを満たしうるため、特に有利でありうる。これに対して、閉塞を有する一端からしかアクセス可能でないチャネルは、妨害または遮断のポイントまでしか満たせず、反応部位が閉塞を越えたところに存在する場合には、それらの部位が使用不可能となりうる。 Many types of channel structures or designs can be implemented in the present invention. As shown in FIG. 2A, one type of channel design that can be included in the device of the present invention includes an open channel design. “Open channel” or “open end channel” refers to a flow channel disposed between separate vias such that the flow channel has an outlet (eg, outlet) and a separate inlet (eg, inlet). In general, open-channel network design is connected around one or more branches flow channels may form an open channel network, including a flow channel via or inlet countercurrent least two pairs. One or more valves formed by adjacent / overlapping control channels may be actuated to separate separate regions of the branch channel and form reaction sites. Such a valve provides a mechanism for switchably separating a plurality of reaction sites. As described herein, a device may include one or more open flow channels from which one or more channels diverge. One or more reaction regions or reaction sites can be located anywhere along the length of the flow channel. A valve formed by the overlapping flow channels may be actuated to separate the reaction site (s) located along the channel, thereby providing a mechanism for switchably separating the reaction sites . Thus, each device can contain a large number of reaction sites (eg, 10,000+) and can achieve a high reaction site density, thereby significantly increasing the size of these devices compared to conventional microfluidic devices. Reduction is possible. An open channel design may have, for example, a branch flow channel that can be addressed from more than one location / via. This design aspect allows fluids to enter from different directions, for example if a particular channel / branch flow channel is obstructed or blocked (eg due to manufacturing variations, defects, etc.) This can be particularly advantageous because the channel can be filled to the side. In contrast, channels that can only be accessed from one end with an occlusion can only fill up to the point of obstruction or blockage, and if the reaction site exists beyond the occlusion, those sites become unusable. sell.

図2Bに示されるように、本発明にしたがった使用に適したマイクロ流体デバイスは、「ブラインドチャネル」または「ブラインドフィル」設計を利用しうる。このようなデバイスは、一つ以上のブラインドチャネル、すなわち溶液が一端からしかブラインドチャネルに出入りできないように終端または単一端を有するフローチャネルを有する(すなわち、ブラインドチャネルの別個のインレットおよびアウトレットがない)ことにより、部分的に特徴付けられうる。これらのデバイスは、ブラインドチャネルの領域を分離して孤立反応部位を形成するために、各ブラインドチャネルに一つしかバルブを要しない。このタイプのデバイスの製造の間には、分析を行うための一つ以上の試薬が、反応部位に任意に堆積され、これにより、インプットおよびアウトプット数の大幅な減少がもたらされうる。したがって、多くの反応部位が単一または限定数のインレット(例えば5未満または10未満)により満たされうるように、ブラインドチャネルと連絡するフローチャネルネットワークが設定されうる。溶液がチャネルに導入される際にフローチャネルおよびブラインドチャネル内の空気がこれらの孔から逃れうるように、デバイスが十分に多孔性のエラストマー材料から作られるため、ブラインドフローチャネルを満たす能力が実現される。他のマイクロ流体デバイスにおいて利用される材料の多孔性の欠如は、溶液が注入される際にブラインドチャネル内の空気に出口がないため、ブラインドチャネル設計の使用を排除する。   As shown in FIG. 2B, a microfluidic device suitable for use in accordance with the present invention may utilize a “blind channel” or “blind fill” design. Such devices have one or more blind channels, i.e., a flow channel that has a termination or a single end so that solution can enter and exit the blind channel only from one end (i.e., there are no separate inlets and outlets for the blind channel). This can be partly characterized. These devices require only one valve for each blind channel to separate the blind channel regions to form isolated reaction sites. During the manufacture of this type of device, one or more reagents for performing the analysis are optionally deposited at the reaction site, which can result in a significant reduction in the number of inputs and outputs. Thus, a flow channel network in communication with the blind channel can be set up so that many reaction sites can be filled by a single or limited number of inlets (eg, less than 5 or less than 10). The ability to fill the blind flow channel is realized because the device is made from a sufficiently porous elastomeric material so that the air in the flow channel and blind channel can escape from these holes as the solution is introduced into the channel. The The lack of porosity of the materials utilized in other microfluidic devices eliminates the use of blind channel designs because there is no outlet for air in the blind channel when the solution is injected.

さらに別の実施形態においては、本発明のマイクロ流体デバイスは、フローチャネルおよびバルブまたはコントロールチャネルに加えて、ガードチャネルをさらに任意に含みうる。本明細書に提供されるエラストマーマイクロ流体デバイスからの、試料および試薬の蒸発を減らすために、デバイス内に複数のガードチャネルが形成されうる。ガードチャネルは、フローチャネルおよび/または反応部位に重なり合うエラストマーの層において典型的に形成されるという点で、コントロールチャネルと類似する。そのためガードチャネルは、コントロールチャネルと同様、エラストマー材料の膜またはセグメントにより、下のフローチャネルおよび/または反応部位から分離される。しかし、ガードチャネルは、コントロールチャネルと異なり、断面積が相当に小さい。一般に、面積が小さな膜は、同じ加圧力下で、大きな面積の膜よりも偏向が少なくなる。ガードチャネルは、加圧されて、溶液(典型的には水)がガードチャネルに流し込まれるのを許容するように設計される。ガードチャネルから生じる水蒸気は、フローチャネルまたは反応部位に隣接するエラストマーの孔内に拡散でき、したがってフローチャネルまたは反応部位に隣接する水蒸気濃度が増加し、そこからの溶液の蒸発が減少する。マイクロ流体デバイスに配置され、本発明にしたがった使用に適するガードチャネルに関するさらなる議論については、一切の目的のために参照により全体として本明細書に組み込まれる、McBride等、米国特許出願公開第20050252773号を参照。   In yet another embodiment, the microfluidic device of the present invention may optionally further include a guard channel in addition to the flow channel and valve or control channel. To reduce sample and reagent evaporation from the elastomeric microfluidic devices provided herein, multiple guard channels can be formed in the device. The guard channel is similar to the control channel in that it is typically formed in an elastomeric layer that overlaps the flow channel and / or reaction site. As such, the guard channel, like the control channel, is separated from the underlying flow channel and / or reaction site by a membrane or segment of elastomeric material. However, unlike the control channel, the guard channel has a considerably small cross-sectional area. In general, a membrane with a small area has less deflection than a membrane with a large area under the same pressure. The guard channel is designed to be pressurized to allow a solution (typically water) to flow into the guard channel. Water vapor originating from the guard channel can diffuse into the pores of the elastomer adjacent to the flow channel or reaction site, thus increasing the water vapor concentration adjacent to the flow channel or reaction site and reducing evaporation of the solution therefrom. For further discussion regarding guard channels located in microfluidic devices and suitable for use in accordance with the present invention, see McBride et al., US Patent Application Publication No. 20050252773, which is hereby incorporated by reference in its entirety for all purposes. See

デバイスは、試薬が反応させられる複数の反応部位または反応体積をさらに含み、デバイスは、反応部位を選択的に分離するための様々な手段(例えばポンプおよびバルブ)を組み込みうる。反応部位は、デバイス内の多数の異なる位置の任意の位置に設置されうる。   The device further includes a plurality of reaction sites or reaction volumes with which the reagents are reacted, and the device can incorporate various means (eg, pumps and valves) for selectively separating the reaction sites. The reaction site can be placed at any of a number of different locations within the device.

デバイスは、比較的光透過性のエラストマー材料を含みうるため、マイクロ流体デバイス上の基本的に任意の位置で多様な検出システムを用いて、反応が容易にモニタされうる。MSL−タイプのデバイスが使用されるときには、反応部位自体で検出が行われるのが最も典型的である。そのようなデバイスが実質的に透明な材料から製造されるという事実は、一定の検出システムが、従来のシリコンベースのマイクロ流体デバイスとともに使用できない現在のデバイスとともに利用されうることも意味する。デバイス中に組み込まれた検出器、またはデバイスから分離しているがデバイスの検出領域と位置が合わせられたものを用いて、検出が達成されうる。 Because the device can include a relatively light transmissive elastomeric material, the reaction can be easily monitored using a variety of detection systems at essentially any location on the microfluidic device. When MSL-type devices are used, detection is most typically performed at the reaction site itself. The fact that such devices are manufactured from a substantially transparent material also means that certain detection systems can be utilized with current devices that cannot be used with conventional silicon-based microfluidic devices. Detector incorporated in the device, or separate from the device used in which aligned position with the detection region of the device, the detection can be achieved.

本発明のある実施形態においては、最初にチップおよび他のシステム要素からから分離した溶液において混合(例えば、試料と混合)されてから溶液中に導入される、ミックスまたは試薬を用いて、反応体積中の反応が行われる。   In certain embodiments of the invention, the reaction volume is used with a mix or reagent that is first mixed (eg, mixed with a sample) and then introduced into the solution in a solution separated from the chip and other system elements. The reaction inside takes place.

デバイスは、温度サイクリング増幅反応等の温度制御された反応を行うために、典型的に設計および設定される。したがってデバイスは、反応体積中における温度制御反応(例えば温度サイクリング反応)用に、設定/設計されうる。デバイスまたはその一部、例えばエラストマーデバイスが、支持材(例えばガラススライド)に固定されうる。そして、得られた構造物が、例えば様々な反応部位での温度を制御するために、温度制御プレート上に配置されうる。温度サイクリング反応の場合には、多数の温度サイクリングプレートのいずれかの上にデバイスが配置されうる。   Devices are typically designed and set up to perform temperature controlled reactions such as temperature cycling amplification reactions. Thus, the device can be set / designed for temperature controlled reactions (eg, temperature cycling reactions) in the reaction volume. The device or part thereof, such as an elastomer device, can be secured to a support (eg, a glass slide). The resulting structure can then be placed on a temperature control plate, for example, to control the temperature at various reaction sites. In the case of a temperature cycling reaction, the device can be placed on any of a number of temperature cycling plates.

上に示されるように、本発明の方法を実施するためのマイクロ流体デバイスの任意の使用は、様々なデバイス特性および設計を用いて行われうる。以下の記載は、温度制御を必要とする分析(例えば核酸増幅反応)を含む様々な分析を行うために利用できる例示的な設定を、より詳細に説明する。しかし、当然のことながら、これらの設定は例示的であり、これらのシステムの改変は当業者に明らかである。   As indicated above, any use of the microfluidic device to perform the method of the invention can be made using a variety of device characteristics and designs. The following description describes in more detail exemplary settings that can be used to perform a variety of analyzes, including analyzes that require temperature control (eg, nucleic acid amplification reactions). However, it should be understood that these settings are exemplary and modifications to these systems will be apparent to those skilled in the art.

図3は、本発明の例示的実施形態による、マイクロ流体デバイスの単純化された図である。図3に示されるように、デジタルアレイとも呼ばれるマイクロ流体デバイスは、マイクロ流体デバイスの様々な要素に適切な機械的支持を提供する材料から作成されうる、キャリア20を含みうる。例えば、弾性ポリマーを用いてデバイスが作成される。デバイスの外側部分は、標準の384−ウェルマイクロプレートと同じ設置面積を有し、独立したバルブ操作を可能にする。以下に述べるように、デバイスへの12の別個の試料インプットに対応する、12のインプットポートがある。デバイスは12のパネル22を有し、12のパネルの各々が、パネルあたり4.59μLの全容積で、765の6nL反応チャンバを含みうる。マイクロ流体チャネル24は、以下に詳述するように、パネル上の様々な反応チャンバを流体源に接続しうる。   FIG. 3 is a simplified diagram of a microfluidic device, according to an illustrative embodiment of the invention. As shown in FIG. 3, a microfluidic device, also referred to as a digital array, can include a carrier 20 that can be made from materials that provide suitable mechanical support for various elements of the microfluidic device. For example, a device is made using an elastic polymer. The outer part of the device has the same footprint as a standard 384-well microplate, allowing independent valve operation. As described below, there are 12 input ports corresponding to 12 separate sample inputs to the device. The device has 12 panels 22 and each of the 12 panels can contain 765 6 nL reaction chambers with a total volume of 4.59 μL per panel. The microfluidic channel 24 can connect various reaction chambers on the panel to a fluid source, as described in detail below.

反応チャンバを流体源に接続するバルブを開閉するために、アキュムレータ26が加圧されうる。図3に示されるように、試料試薬混合物のローディングのために、12のインレット28が提供されうる。一部の応用においては、48のインレット28を用いて、アキュムレータ26に加圧されたときにバイオチップに供給される試薬のソースが提供される。試薬が利用されない応用においては、インレット28および試薬側アキュムレータ26は使用されなくてよい。さらに、バイオチップに水和を提供するために、二つのインレット30が図3に示される例示的実施形態に提供される。水和インレット30は、反応チャンバに伴う湿度の制御を促進するために、デバイスと流体連通している。当業者には当然のことながら、デバイスの製造において利用される一部のエラストマー材料は、ガス透過性であり、反応チャンバからの蒸発したガスまたは蒸気が、エラストマー材料から周囲大気中へと通過できる。特定の実施形態では、デバイスの周辺部分に設置される流体管路が、反応チャンバのパネルを囲むバイオチップの周辺部分で、水和液体、例えばバッファー、またはマスターミックスの保護を提供し、したがって反応チャンバ内に存在する液体の蒸発を減少または防止する。したがって、揮発性液体、例えば水を水和インレット30に加えることにより、デバイスの周辺部分での湿度が高められうる。特定の実施形態においては、第一インレットが、バイオチップの第一側面のパネルを囲む水和流体管路と流体連通し、第二インレットが、バイオチップの反対側のパネルを囲む水和流体管路と流体連通している。   The accumulator 26 can be pressurized to open and close the valve that connects the reaction chamber to the fluid source. As shown in FIG. 3, twelve inlets 28 may be provided for loading of the sample reagent mixture. In some applications, 48 inlets 28 are used to provide a source of reagents that are supplied to the biochip when the accumulator 26 is pressurized. In applications where no reagent is utilized, the inlet 28 and reagent side accumulator 26 may not be used. In addition, two inlets 30 are provided in the exemplary embodiment shown in FIG. 3 to provide hydration to the biochip. Hydration inlet 30 is in fluid communication with the device to facilitate control of the humidity associated with the reaction chamber. As will be appreciated by those skilled in the art, some elastomeric materials utilized in the manufacture of devices are gas permeable so that vaporized gas or vapor from the reaction chamber can pass from the elastomeric material into the ambient atmosphere. . In certain embodiments, fluid conduits installed in the peripheral portion of the device provide protection for hydrating liquids, such as buffers, or master mixes at the peripheral portion of the biochip that surrounds the reaction chamber panel, and thus reaction. Reduce or prevent evaporation of liquid present in the chamber. Thus, adding a volatile liquid, such as water, to the hydration inlet 30 can increase the humidity at the periphery of the device. In certain embodiments, a first inlet is in fluid communication with a hydration fluid conduit surrounding a panel on the first side of the biochip, and a second inlet is a hydration fluid tube surrounding the panel on the opposite side of the biochip. In fluid communication with the channel.

上記のデバイスおよび試料分配は、本発明の方法を行うための一つの例示的なシステムであるが、従来技術の当業者は、本明細書に記載のマイクロ流体デバイスの設計の多くの変化形、改変形、および代替物を認識するであろう。例えば、図3に示されるマイクロ流体デバイスは、反応チャンバあたり6nLの体積の765の反応チャンバをそれぞれ有する12のパネルを含むが、これは本発明に要求されるものではない。デジタルアレイの具体的外形は、具体的応用による。したがって、例えば本発明の範囲は、765の反応チャンバを有する12のパネルのデジタルアレイに限定されず、他の組み合わせが本発明の範囲内に含まれる。本発明の実施形態における使用に適するデジタルアレイに関連したさらなる説明は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第2005/0252773号に提供される。   While the above device and sample distribution is one exemplary system for performing the methods of the present invention, those of ordinary skill in the art will appreciate that many variations of the microfluidic device design described herein, Modifications and alternatives will be recognized. For example, the microfluidic device shown in FIG. 3 includes 12 panels each having 765 reaction chambers with a volume of 6 nL per reaction chamber, which is not required for the invention. The specific outline of the digital array depends on the specific application. Thus, for example, the scope of the present invention is not limited to a 12-panel digital array having 765 reaction chambers, and other combinations are within the scope of the present invention. Further description relating to digital arrays suitable for use in embodiments of the present invention is provided in US Patent Application Publication No. 2005/0252773, which is incorporated herein by reference.

多数の反復試験試料を流すには、相当量の試薬を要しうる。本発明の実施形態においては、微小体積においてデジタルPCRが行われる。低体積PCRを行うための反応チャンバは、約2nL〜約500nLでありうる。反応チャンバ体積が小さいほど、行われうる個々のアッセイ数が多くなる(異なるプローブおよびプライマセットを用いて、または同じプローブおよびプライマセットの複製として、または任意に入れ替えた多数の複製および多数の異なるアッセイ)。一実施形態においては、反応チャンバは約2nL〜約50nL、好ましくは2nL〜約25nL、より好ましくは約4nL〜約15nLである。いくつかの実施形態においては、反応チャンバ体積は、約4nL、約5nL、約6、nL、約7nL、約8、nL、約9nL、約10nL、約11nL、または約12、nLである。試料チャンバは、ガラス、プラスチック、シリコン、ポリジメチルシロキサン、ポリウレタン等の弾性ポリマー類または他のポリマー類からつくられうる。本発明の方法により処理される試料は、BioMark(商標)システム(Fluidigm Corporation,South San Francisco,CA)を用いたコピー数変動分析に適する。BioMark(商標)システムは、複数の試料での複数のアッセイの実施を提供する、ポリジメチルシロキサンマイクロ流体デバイスを用いる。   To run a large number of replicate samples, a significant amount of reagents can be required. In an embodiment of the present invention, digital PCR is performed on a small volume. The reaction chamber for performing low volume PCR can be from about 2 nL to about 500 nL. The smaller the reaction chamber volume, the greater the number of individual assays that can be performed (with different probes and primer sets, or as duplicates of the same probe and primer set, or arbitrarily swapped multiple replicates and many different assays. ). In one embodiment, the reaction chamber is about 2 nL to about 50 nL, preferably 2 nL to about 25 nL, more preferably about 4 nL to about 15 nL. In some embodiments, the reaction chamber volume is about 4 nL, about 5 nL, about 6, nL, about 7 nL, about 8, nL, about 9 nL, about 10 nL, about 11 nL, or about 12, nL. The sample chamber can be made of elastic polymers such as glass, plastic, silicon, polydimethylsiloxane, polyurethane, or other polymers. Samples processed by the method of the invention are suitable for copy number variation analysis using the BioMark ™ system (Fluidigm Corporation, South San Francisco, Calif.). The BioMark ™ system uses a polydimethylsiloxane microfluidic device that provides for the performance of multiple assays on multiple samples.

Fluidigmマイクロ流体デバイス(デジタルアレイ)は、Fluidigm Corporation(South San Francisco,CA)により製造される。Multilayer Soft Lithography(MSL)法により、チップが製造される(Unger MA,Chou HP,Thorsen T,Scherer A,Quake SR,Monolithic microfabricated valves and pumps by multilayer soft lithography,Science 2000;288:113−116)。チップは、平均10μmの半楕円形の深さ、70μmの幅を有し、心々200μmの平行間隔を伴う、試料チャネルを有する。試料流体工学は、各試料チャネルに沿って配置された265μm(深さ)×150μm×150μmの分割チャンバをつくるための二層成形プロセスを用いて製造される。別のシリコン層に、チップのコントロールチャネルが、試料チャネルと直角にはしる。チャネルの交差により、流体の経路を定めるための偏向バルブが形成される。コントロールチャネルの加圧時には、層間の薄膜が試料チャネルを遮断して、個々の分割チャンバを分離する。コントロールチャネルは、深さ15μm、幅50μmであり、心々に300μmの平行間隔をおく。 Fluidigm microfluidic devices (digital arrays) are manufactured by Fluidigm Corporation (South San Francisco, Calif.). Chips are manufactured by Multilayer Soft Lithography (MSL) (Unger MA, Chou HP, Thorsen T, Scherer A, Quake SR, Monolithic microfabricated valves and pumps. The chip has a sample channel with a semi-elliptical depth of an average of 10 μm, a width of 70 μm and a parallel spacing of 200 μm centered. Sample fluidics are manufactured using a two-layer molding process to create 265 μm (depth) × 150 μm × 150 μm split chambers placed along each sample channel. To another silicon over down layer, the control channel of the chip, running the sample channel and a right angle. The intersection of the channels forms a deflection valve for routing the fluid. During pressurization of the control channel, the thin film between layers blocks the sample channel and separates the individual division chambers. The control channel is 15 μm deep and 50 μm wide, with a parallel spacing of 300 μm between the hearts.

PCRミックス、試料ミックス、前増幅生成物試料ミックス等の反応ミックスが、各パネルにロードされ、単一のDNA分子が様々な反応チャンバにランダムに分割される。パネルおよび反応チャンバのローディングの後、デジタルアレイが温度サイクルされてから、適切な読み取り器、例えば本譲受人から入手可能なBioMark(商標)機器で画像化されうる。生成されたデータが、本譲受人から入手可能なDigital PCR Analysisソフトウェアまたは他の適切な分析ソフトウェアを用いて分析される。本発明の実施形態における使用に適する例示的な検出および/または分析技術のさらなる記載は、“Copy Number Variation Determination by Digital PCR”と題した米国特許出願公開第12/170,414号に提供され、これは同時係属中で同一出願人による出願であり、一切の目的のために参照により本明細書に組み込まれる。   Reaction mixes such as PCR mixes, sample mixes, pre-amplification product sample mixes are loaded into each panel and a single DNA molecule is randomly divided into various reaction chambers. After panel and reaction chamber loading, the digital array can be temperature cycled and then imaged with a suitable reader, such as a BioMark ™ instrument available from the assignee. The generated data is analyzed using Digital PCR Analysis software or other suitable analysis software available from the assignee. A further description of exemplary detection and / or analysis techniques suitable for use in embodiments of the present invention is provided in US Patent Application Publication No. 12 / 170,414, entitled “Copy Number Variation Determination by Digital PCR”; This is a co-pending application by the same applicant and is incorporated herein by reference for all purposes.

図4A〜4Cは、図3に示されるデバイス/バイオチップの一部の単純化された図である。図4Aは、12のパネル22を示し、パネルの各々が多数の反応チャンバを含む。図4Bは、パネルに含まれる多数の反応チャンバ40の外形を示す。反応チャンバ40は、図示されるように心々に200μmの間隔がおかれる。図4Cは、パネルの一部の蛍光画像を示す。図の左側は、全ての反応チャンバが濃く示されるコントロールセクションである。図の右側は、典型的な実験において反応チャンバの多くが有意な蛍光発光を生成せず、濃い42様子を示す。しかし、反応チャンバの一部は蛍光放出を有し、「陽性」の反応チャンバ44を示す。図2Bで上述したとおり、試料チャネルは、個々の反応チャンバを接続して、左から右にはしり、コントロールチャネルは下層において上から下にはしる。コントロールチャネルの加圧時には、層間の薄膜が試料チャネルを遮断して、個々の反応チャンバを分離する。バルブは、PCR実験の間に閉じたまま保たれる個々のチャンバを分割する。   4A-4C are simplified views of a portion of the device / biochip shown in FIG. FIG. 4A shows 12 panels 22, each of which includes a number of reaction chambers. FIG. 4B shows the outline of a number of reaction chambers 40 included in the panel. Reaction chambers 40 are spaced 200 μm apart as shown. FIG. 4C shows a fluorescent image of a portion of the panel. On the left side of the figure is the control section where all reaction chambers are shown dark. The right side of the figure shows a dark 42 appearance in a typical experiment where many of the reaction chambers did not produce significant fluorescence. However, a portion of the reaction chamber has fluorescent emission, indicating a “positive” reaction chamber 44. As described above in FIG. 2B, sample channels connect the individual reaction chambers and run from left to right, and control channels run from top to bottom in the lower layer. During pressurization of the control channel, the thin film between the layers blocks the sample channel and separates the individual reaction chambers. The valves divide individual chambers that remain closed during the PCR experiment.

本明細書の全体にわたりより十分に説明されるように、チップは温度サイクルされ、本譲受人から入手可能なBioMark(商標)リアルタイムPCRシステムにより画像化され、本譲受人から入手可能なBioMark(商標)Digital PCR Analysis等のDigital PCR Analysisソフトウェアを用いて、各パネルにおける陽性チャンバの数が計数された。複合デジタルPCR反応において二つの蛍光色素による二つのアッセイが使用される場合には、二つの遺伝子が独立して定量されうる。デジタルアレイを用いてコピー数変動を研究するために、この遺伝子を独立して定量する能力が、本明細書に記載のように用いられる。一つのPCR反応において独立して定量できる遺伝子の数は、利用可能な蛍光色素およびフィルタの数に依存する。   As described more fully throughout this specification, the chip is temperature cycled, imaged with a BioMark ™ real-time PCR system available from the assignee, and BioMark ™ available from the assignee. ) The number of positive chambers in each panel was counted using Digital PCR Analysis software such as Digital PCR Analysis. If two assays with two fluorescent dyes are used in a complex digital PCR reaction, the two genes can be quantified independently. In order to study copy number variation using a digital array, the ability to quantitate this gene independently is used as described herein. The number of genes that can be independently quantified in a PCR reaction depends on the number of fluorescent dyes and filters available.

上記の一般的な方法ステップにて説明したように、試料の分配後、追加的ステップには、増幅ステップと、これに続く結果の検出および分析が含まれる。本発明のいくつかの実施形態においては、二つのステップを調和させる方法、例えば定量的PCRを用いて、増幅および検出/分析が行われうる。一般に、各反応部位中で分離されたポリヌクレオチドが、様々な可能な戦略を用いて増幅、検出、および分析されうる。一つの例示的な戦略は、増幅された産物を用いて標的ポリヌクレオチドの濃度および参照ポリヌクレオチドの濃度を決定できるように、標的および参照ポリヌクレオチドを増幅するステップを伴う。増幅を行うために、増幅のために必要な試薬が試料と合わせられ、ポリヌクレオチド増幅に適切な条件下で標的ポリヌクレオチドに選択的にハイブリダイズする第一プローブと、参照ポリヌクレオチドに選択的にハイブリダイズする第二プローブを含みうる。第一および第二プローブは、標的および参照ポリヌクレオチド増幅産物を識別するために、異なる検出可能標識を含みうる。さらに、標的および参照ポリヌクレオチドの区別により、被験体のゲノムにおける標的ポリヌクレオチド配列の相対的コピー数を決定するための、参照ヌクレオチド分子の比としての標的ヌクレオチド分子の濃度の計算がさらに提供されうる。 As described in the general method steps above, after sample distribution, additional steps include an amplification step followed by detection and analysis of the results. In some embodiments of the invention, amplification and detection / analysis can be performed using a method that coordinates the two steps, such as quantitative PCR. In general, polynucleotides separated in each reaction site can be amplified, detected, and analyzed using a variety of possible strategies. One exemplary strategy involves amplifying the target and reference polynucleotides so that the amplified product can be used to determine the concentration of the target polynucleotide and the concentration of the reference polynucleotide. To perform amplification, reagents necessary for amplification are combined with the sample, and a first probe that selectively hybridizes to the target polynucleotide under conditions suitable for polynucleotide amplification, and selectively to the reference polynucleotide. A second probe that hybridizes may be included. The first and second probes can include different detectable labels to distinguish target and reference polynucleotide amplification products. Furthermore, the distinction between the target and reference polynucleotides can further provide a calculation of the concentration of the target nucleotide molecule as a ratio of the reference nucleotide molecules to determine the relative copy number of the target polynucleotide sequence in the subject 's genome. .

検出および分析に先立つ一般的な増幅ステップは、多数の方法を用いて実行されうる。   The general amplification step prior to detection and analysis can be performed using a number of methods.

明細書の全体にわたり説明される方法およびシステムの理解を増強するために、技術用語を、以下に一般的に説明する。「試薬」という用語は、反応において使用される任意の薬剤を広くさす。試薬は、それ自体がモニタされうる単剤(例えば加熱中にモニタされる物質)、または二つ以上の薬剤の混合物を含みうる。試薬は、生きていても(例えば細胞)または生きていなくてもよい。核酸増幅反応のための例示的な試薬には、バッファー、金属イオン、ポリメラーゼ、プライマ、テンプレート核酸、ヌクレオチド、標識、色素、ヌクレアーゼ等が含まれるがこれに限定されない。酵素反応のための試薬には、例えば、基質、補助因子、共役酵素、バッファー、金属イオン、阻害剤および活性化剤が含まれる。細胞ベースの反応のための試薬には、細胞、細胞特異的色素および細胞レセプタと結合するリガンド(例えばアゴニストおよびアンタゴニスト)が含まれるがこれに限定されない。試薬は、試料溶液に含まれればよく、または様々な方法で任意に固定されうる(例えば共有結合的、非共有結合的に、適切なリンカー分子を介して)。オンチップ核酸増幅反応においては、例えば伸長反応を行う際に使用される一つ以上の試薬が、(例えばスポッティングにより)デバイスの製造の間に各反応部位に堆積されうる。   In order to enhance understanding of the methods and systems described throughout the specification, technical terms are generally described below. The term “reagent” refers broadly to any agent used in a reaction. The reagent can include a single agent that can itself be monitored (eg, a substance that is monitored during heating), or a mixture of two or more agents. The reagent may be alive (eg, a cell) or not alive. Exemplary reagents for nucleic acid amplification reactions include, but are not limited to, buffers, metal ions, polymerases, primers, template nucleic acids, nucleotides, labels, dyes, nucleases and the like. Reagents for enzymatic reactions include, for example, substrates, cofactors, conjugated enzymes, buffers, metal ions, inhibitors and activators. Reagents for cell-based reactions include, but are not limited to, cells, cell-specific dyes, and ligands (eg, agonists and antagonists) that bind to cell receptors. Reagents can be included in the sample solution or can be optionally immobilized in a variety of ways (eg, covalently, non-covalently, via a suitable linker molecule). In an on-chip nucleic acid amplification reaction, for example, one or more reagents used in performing an extension reaction can be deposited at each reaction site during device fabrication (eg, by spotting).

「標識」という用語は、物理的、化学的、電磁的、および他の関連の分析技術により検出できる分子または分子の態様をいう。利用できる検出可能標識の例には、ラジオアイソトープ、フルオロフォア、発色団、質量標識、高電子密度粒子、磁性粒子、スピン標識、化学発光を放出する分子、電気化学的に活性の分子、酵素、補助因子、核酸プローブに連結された酵素および酵素基質が含まれるがこれに限定されない。「検出可能に標識された」という用語は、薬剤が標識に接合され、または、薬剤が別個の標識に接合されなくても検出されるのを可能にする固有の特性(例えばサイズ、形または色)を有することを意味する。   The term “label” refers to a molecule or embodiment of a molecule that can be detected by physical, chemical, electromagnetic, and other related analytical techniques. Examples of detectable labels that can be used include radioisotopes, fluorophores, chromophores, mass labels, high electron density particles, magnetic particles, spin labels, chemiluminescent emitting molecules, electrochemically active molecules, enzymes, Examples include, but are not limited to, cofactors, enzymes linked to nucleic acid probes, and enzyme substrates. The term “detectably labeled” refers to a unique property (eg, size, shape or color) that allows an agent to be conjugated to a label or to be detected without the agent being conjugated to a separate label. ).

「核酸」、「ポリヌクレオチド」、および「オリゴヌクレオチド」という用語は、本明細書において、リボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチドを含むがこれに限られない、任意の長さのポリマー形のヌクレオチドを含むものとして使用される。これらの用語の間には、長さの差異は意図されない。さらに、これらの用語は、分子の一次構造のみをさす。したがって、ある実施形態では、これらの用語は、三本鎖、二本鎖、および一鎖DNA、ならびに三本鎖、二本鎖、および一鎖RNAを含みうる。これらは、例えばメチル化による、および/またはキャッピングによる修飾形、およびポリヌクレオチドの非修飾形も含む。より具体的には、「核酸」、「ポリヌクレオチド」、および「オリゴヌクレオチド」という用語は、ポリデオキシリボヌクレオチド(2−デオキシ−D−リボースを含む)、ポリリボヌクレオチド(D−リボースを含む)、プリンまたはピリミジン塩基のN−またはC−グリコシドである任意の他のタイプのポリヌクレオチド、および非ヌクレオチド骨格を含む他のポリマー類、例えばポリアミド(例えばペプチド核酸(PNA))およびポリモルホリノ(Anti−Virals,Inc.,Corvallis,OregonからNeugeneとして市販される)ポリマー類、および他の合成配列特異的核酸ポリマー類を含み、このポリマー類は、DNAおよびRNAにおいて見られるように、塩基対合および塩基スタッキングを許容する構成の核酸塩基を含むことを条件とする。 The terms “nucleic acid”, “polynucleotide”, and “oligonucleotide” are used herein to include polymeric nucleotides of any length, including but not limited to ribonucleotides or deoxyribonucleotides. used. There is no intended length difference between these terms. Furthermore, these terms refer only to the primary structure of the molecule. Thus, in some embodiments, these terms, triplex can include double-stranded, and single stranded DNA, as well as triple-stranded, double-stranded, and single stranded RNA. These also include, for example, modified forms by methylation and / or capping, and unmodified forms of polynucleotides. More specifically, the terms “nucleic acid”, “polynucleotide”, and “oligonucleotide” include polydeoxyribonucleotides (including 2-deoxy-D-ribose), polyribonucleotides (including D-ribose), Any other type of polynucleotide that is an N- or C-glycoside of a purine or pyrimidine base, and other polymers containing non-nucleotide backbones such as polyamides (eg, peptide nucleic acids (PNA)) and polymorpholinos (Anti-Virals) , Inc., Corvallis, Oregon, commercially available as Neugene), and other synthetic sequence-specific nucleic acid polymers, such as those found in DNA and RNA, base pairing and base stacking Allow Provided that includes a configuration of a nucleobase that.

「プローブ」は、一つ以上のタイプの化学結合により、通常は相補的塩基対合により、通常は水素結合形成により、相補配列の標的核酸に結合し、したがって二重構造を形成できる核酸である。プローブは、「プローブ結合部位」に結合またはハイブリダイズする。プローブは、特に一度、プローブが、その相補的標的にハイブリダイズすると、プローブの、安易な検出を可能にするために、検出可能標識で標識されうる。プローブに結合される標識は、例えば化学的または物理的手段により検出できる公知技術の多様な標識の任意のものを含みうる。プローブに結合できる好適な標識には、ラジオアイソトープ、フルオロフォア、発色団、質量標識、高電子密度粒子、磁性粒子、スピン標識、化学発光を放出する分子、電気化学的に活性の分子、酵素、補助因子、および酵素基質が含まれるがこれに限定されない。プローブは、サイズが大きく異なりうる。一部のプローブは、比較的短い。一般に、プローブは、長さが少なくとも7〜15ヌクレオチドである。他のプローブは、少なくとも20、30または、40ヌクレオチドの長さである。さらに他のプローブはやや長めであり、少なくとも50、60、70、80、90ヌクレオチドの長さである。さらに他のプローブは、さらに長く、少なくとも100、150、200またはそれを上回るヌクレオチドの長さである。プローブは、前述の範囲内に収まる任意の特定の長さでもありうる。 A “probe” is a nucleic acid that binds to a target nucleic acid of a complementary sequence by one or more types of chemical bonds, usually by complementary base pairing, usually by hydrogen bond formation, thus forming a duplex structure. is there. A probe binds or hybridizes to a “probe binding site”. Probe, particularly once the probe, its complementary target hybridizing Then, to enable the probe, the facile detection, can be labeled with a detectable label. The label attached to the probe can include any of a variety of labels known in the art that can be detected, for example, by chemical or physical means. Suitable labels that can be attached to the probe include radioisotopes, fluorophores, chromophores, mass labels, high electron density particles, magnetic particles, spin labels, chemiluminescent emitting molecules, electrochemically active molecules, enzymes, Cofactors and enzyme substrates are included but not limited to. Probes can vary greatly in size. Some probes are relatively short. Generally, a probe is at least 7-15 nucleotides in length. Other probes are at least 20, 30 or 40 nucleotides in length. Still other probes are slightly longer and are at least 50, 60, 70, 80, 90 nucleotides in length. Still other probes are longer, at least 100, 150, 200 or more nucleotides in length. The probe can be any particular length that falls within the aforementioned range.

「プライマ」は、適切なバッファー中適切な温度で、適切な条件下で(すなわち、四つの異なるヌクレオシド三リン酸およびDNAまたはRNAポリメラーゼまたはリバーストランスクリプターゼ等、重合のための薬剤の存在下で)のテンプレート指向性DNA合成の開始点としての役割を果たしうる一鎖ポリヌクレオチドである。プライマの適切な長さは、プライマの使用目的によるが、典型的に少なくとも7ヌクレオチド長であり、より典型的には10〜30ヌクレオチドの範囲の長さである。他のプライマは、やや長めであり、30〜50ヌクレオチド長等でありうる。短いプライマ分子は、一般にテンプレートと十分に安定したハイブリッド複合体を形成するために、より低い温度を要する。プライマは、テンプレートの正確な配列を反映する必要はないが、テンプレートとハイブリダイズするために十分に相補的でなければならない。「プライマ部位」または「プライマ結合部位」という用語は、プライマがハイブリダイズする標的DNAのセグメントを意味する。「プライマ対」という用語は、増幅されるDNA配列の5’末端のとハイブリダイズする5’「上流プライマ」と、増幅される配列の3’末端とハイブリダイズする3’「下流プライマ」とを含むプライマセットを意味する。 A “primer” is in an appropriate buffer at an appropriate temperature and under an appropriate condition (ie, in the presence of an agent for polymerization, such as four different nucleoside triphosphates and a DNA or RNA polymerase or reverse transcriptase). ) template Ru Oh single-stranded polynucleotide can serve as a starting point for directed DNA synthesis. The appropriate length of the primer depends on the intended use of the primer, but is typically at least 7 nucleotides in length, more typically in the range of 10-30 nucleotides. Other primers are slightly longer, may be 30-50 nucleotides long, etc. Short primer molecules generally require lower temperatures to form sufficiently stable hybrid complexes with the template. The primer need not reflect the exact sequence of the template, but must be sufficiently complementary to hybridize with the template. The term “primer site” or “primer binding site” refers to the segment of target DNA to which a primer hybridizes. The term "primer pair", '3 end hybridizing'"downstream primer and 'a phase complementary strands hybridized with 5' end 5 of the amplified DNA sequence" upstream primer ", 3 sequences to be amplified "Means a primer set.

「完全に相補的」なプライマは、プライマの全長にわたり完全に相補的な配列を有し、ミスマッチを有しない。プライマは典型的には、標的配列の一部(部分配列)に、完全に相補的である。「ミスマッチ」は、プライマのヌクレオチドと位置が合わせられた標的核酸のヌクレオチドが相補的でない部位をいう。プライマに関して使用される場合の、「実質的に相補的」という用語は、プライマがその標的配列に完全に相補的でないことを意味する;その代わりに、プライマは、所望のプライマ結合部位でその各鎖に選択的にハイブリダイズするために十分に相補的であるにとどまる。   A “fully complementary” primer has a completely complementary sequence over the entire length of the primer and has no mismatches. The primer is typically completely complementary to a portion (partial sequence) of the target sequence. “Mismatch” refers to a site where the nucleotides of the target nucleic acid aligned with the nucleotides of the primer are not complementary. The term “substantially complementary” when used in reference to a primer means that the primer is not completely complementary to its target sequence; instead, the primer is in each of its desired primer binding sites. It remains sufficiently complementary to selectively hybridize to the strand.

「相補的」という用語は、一つの核酸が別の核酸分子と同一であり、または選択的にハイブリダイズすることを意味する。特異の完全な欠如よりも選択的であるハイブリダイゼーションが生じるとき、ハイブリダイゼーションの選択性が存在する。典型的には、少なくとも14〜25ヌクレオチドのストレッチにおいて少なくとも約55%の同一性、好ましくは少なくとも65%、より好ましくは少なくとも75%、および最も好ましくは少なくとも90%の同一性があるときに、選択的ハイブリダイゼーションが生じる。一つの核酸が他の核酸に特異的にハイブリダイズするのが好ましい。M.Kanehisa,Nucleic Acids Res.12:203(1984)を参照。 The term “complementary” means that one nucleic acid is identical to or selectively hybridizes to another nucleic acid molecule. When hybridization occurs is more selective than total lack of specificity, hybridization selectivity exists. Typically selected when there is at least about 55% identity, preferably at least 65%, more preferably at least 75%, and most preferably at least 90% identity in a stretch of at least 14-25 nucleotides Hybridization occurs. It is preferred that one nucleic acid specifically hybridizes to another nucleic acid. M.M. Kanehisa, Nucleic Acids Res. 12: 203 (1984).

「検出セクション」、または「検出領域」で検出が生じる。これらの用語および他の関連の用語は、検出が生じるマイクロ流体デバイスの部分をさす。上記のように、ある設計(例えばオープンチャネル設計、ブラインドチャネル設計等)を利用するデバイスでは、検出セクションは一般に、各反応部位に伴うバルブにより分離された、反応部位である。マトリックスベースのデバイスの検出セクションは、通常、交差点に隣接するフローチャネルの領域内、交差点自体、または交差点を含む領域および周囲領域である。   Detection occurs in the “detection section” or “detection region”. These terms and other related terms refer to the portion of the microfluidic device where detection occurs. As noted above, in devices that utilize certain designs (eg, open channel designs, blind channel designs, etc.), the detection section is typically a reaction site separated by a valve associated with each reaction site. The detection section of a matrix-based device is typically in the area of the flow channel adjacent to the intersection, the intersection itself, or the area that includes the intersection and the surrounding area.

上記のように、例示的なコピー数変動分析は、オンチップの定量的PCR法を用いて行われうる。特に、定量的PCRは、ポリヌクレオチドの増幅および増幅産物の検出/分析の両方を伴いうる。qPCRに加えて、様々ないわゆる「リアルタイム増幅」法または「リアルタイム定量的PCR」法も、増幅プロセス自体の間または後に形成される増幅産物の量を計量することにより試料中に存在する標的核酸の量を決定するために、利用されうる。蛍光発生ヌクレアーゼアッセイは、本明細書に記載のデバイスとともにうまく用いられうるリアルタイム定量法の一つの具体例である。増幅産物の形成をモニタリングするこの方法は、二重標識された蛍光発生オリゴヌクレオチドプローブを用いた、PCR産物蓄積の連続測定を伴う。これは、文献において「TaqMan」法としてしばしば引用されるアプローチである。   As described above, an exemplary copy number variation analysis can be performed using an on-chip quantitative PCR method. In particular, quantitative PCR may involve both polynucleotide amplification and amplification product detection / analysis. In addition to qPCR, various so-called “real-time amplification” or “real-time quantitative PCR” methods can also be used to determine the amount of target nucleic acid present in a sample by weighing the amount of amplification product formed during or after the amplification process itself. Can be used to determine the amount. The fluorogenic nuclease assay is one example of a real-time quantification method that can be successfully used with the devices described herein. This method of monitoring the formation of amplification products involves continuous measurement of PCR product accumulation using double-labeled fluorogenic oligonucleotide probes. This is an approach often cited in the literature as the “TaqMan” method.

このようなアッセイにおいて用いられるプローブは、典型的に、二つの異なる蛍光色素で標識された、短い(例えば約20〜25塩基)ポリヌクレオチドである。プローブの5’末端が、典型的にレポーター色素に結合され、3’末端は消光色素に結合されるが、色素がプローブ上の他の位置で結合されてもよい。プローブは、少なくとも標的核酸上のプローブ結合部位と実質的配列相補性を有するように設計される。プローブ結合部位に隣接する領域と結合する、上流および下流PCRプライマも、反応混合物に含まれる。   The probes used in such assays are typically short (eg, about 20-25 bases) polynucleotides labeled with two different fluorescent dyes. The 5 'end of the probe is typically attached to the reporter dye and the 3' end is attached to the quencher dye, although the dye may be attached at other positions on the probe. The probe is designed to have at least substantial sequence complementarity with the probe binding site on the target nucleic acid. Upstream and downstream PCR primers that bind to the region adjacent to the probe binding site are also included in the reaction mixture.

プローブが完全なときに、二つのフルオロフォア間のエネルギー転移が生じ、クエンチャーがレポーターからの発光を消光する。PCRの伸長段階の間に、プローブが、Taqポリメラーゼ等の核酸ポリメラーゼの5’ヌクレアーゼ活性により切断され、これにより、ポリヌクレオチドクエンチャーからレポーターが放出され、適切な検出器で測定できるレポーター放出強度の増加が生じる。   When the probe is complete, energy transfer between the two fluorophores occurs and the quencher quenches the emission from the reporter. During the PCR extension step, the probe is cleaved by the 5 ′ nuclease activity of a nucleic acid polymerase such as Taq polymerase, which releases the reporter from the polynucleotide quencher and has a reporter emission intensity that can be measured with an appropriate detector. An increase occurs.

蛍光発生アッセイの間に生成されるもののような蛍光放出の測定のために特に構成される一つの検出器は、Foster City,CAのApplied Biosystems,Inc.により製造されるABI7700である。機器とともに提供されるコンピュータソフトウェアは、増幅の間のレポーターおよびクエンチャーの蛍光強度を記録することが可能である。そして、これらの記録値を用いて、正規化されたレポーター放出強度の増加を連続的に計算し、増幅されるmRNAの量を最終的に定量しうる。   One detector specifically configured for the measurement of fluorescence emission, such as that generated during a fluorogenic assay, is available from Applied Biosystems, Inc. of Foster City, CA. ABI 7700 manufactured by Computer software provided with the instrument can record the fluorescence intensity of the reporter and quencher during amplification. These recorded values can then be used to calculate continuously the normalized increase in reporter emission intensity and finally quantitate the amount of mRNA amplified.

増幅産物の濃度のリアルタイム測定を行うための、蛍光発生法の理論および実施に関する追加的な詳細は、例えば、参照により各々が全体として本明細書に組み込まれる、Gelfandに対する米国特許第5,210,015号,Livak等に対する第5,538,848号、およびHaalandに対する第5,863,736号、ならびにHeid,C.A.等、Genome Research,6:986−994(1996);Gibson,U.E.M,等、Genome Research 6:995−1001(1996);Holland,P.M.等、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:7276−7280,(1991);およびLivak,K.J.等、PCR Methods and Applications 357−362(1995)に記載される。したがって、増幅反応が進行するとともに、より多量の色素が結合し、随伴するシグナルの増加を伴う。   Additional details regarding the theory and practice of fluorogenic methods for making real-time measurements of the concentration of amplification products can be found in, for example, US Pat. No. 5,210,962, to Gelfund, each incorporated herein by reference in its entirety. No. 015, 5,538,848 to Livak et al., And 5,863,736 to Haaland, and Heid, C .; A. Et al., Genome Research, 6: 986-994 (1996); Gibson, U., et al. E. M, et al., Genome Research 6: 995-1001 (1996); Holland, P. et al. M.M. Et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 7276-7280, (1991); and Livak, K .; J. et al. Et al, described in PCR Methods and Applications 357-362 (1995). Therefore, as the amplification reaction proceeds, a larger amount of dye binds and is accompanied by an increase in the accompanying signal.

オンチップの増幅アッセイを実行する際には、温度サイクリングプロセスの間に、例えば各々が特定の目的の標的核酸(例えば標的ポリヌクレオチド配列および参照ポリヌクレオチド配列)に特異的な複数のプライマを利用することにより、単一の反応部位内で多重増幅が行われうる。異なる増幅産物の存在が、定量的RT−PCR反応を行うために異なって標識されたプローブを用いて、または、異なって標識された分子ビーコンを用いて検出されうる(上記参照)。このようなアプローチにおいては、各々の異なって標識されたプローブは、特定の増幅された標的だけにハイブリダイズするように設計される。利用される異なる標識の賢明な選択により、異なる標識が単一反応において異なる波長で励起および/または検出される、分析が行われうる。このようなアプローチにおいて適切な蛍光標識の選択に関係するさらなるガイダンスには、Fluorescence Spectroscopy(Pesce等編)Marcel Dekker,New York,(1971);White等、Fluorescence Analysis:A Practical Approach,Marcel Dekker,New York,(1970);Berlman,Handbook of Fluorescence Spectra of Aromatic Molecules,2nd ed.,Academic Press,New York,(1971);Griffiths,Colour and Constitution of Organic Molecules,Academic Press,New York,(1976);Indicators(Bishop編).Pergamon Press,Oxford,19723;およびHaugland,Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals,Molecular Probes,Eugene(1992)が含まれる。 When performing on-chip amplification assays, during the temperature cycling process, for example, a plurality of primers each utilizing a specific target nucleic acid (eg, target polynucleotide sequence and reference polynucleotide sequence) are utilized. Thus, multiplex amplification can be performed within a single reaction site. The presence of different amplification products, by using a probe labeled differently for quantitative RT-PCR reactions, or can be detected using molecular beacons labeled differently (see supra). In such an approach, each differently labeled probe is designed to hybridize only to a particular amplified target. By judicious selection of the different labels utilized, an analysis can be performed in which different labels are excited and / or detected at different wavelengths in a single reaction. For further guidance relating to the selection of appropriate fluorescent labels in such an approach, see Fluorescence Spectroscopy (Edited by Pesce et al.) Marcel Dekker, New York, (1971); White et al. York, (1970); Berlman, Handbook of Fluorescence Spectra of Aromatic Molecules, 2 nd ed. , Academic Press, New York, (1971); Griffiths, Color and Constitution of Organic Modules, Academic Press, New York, (1976); Indicators (Bishhop). Pergamon Press, Oxford, 19723; and Haugland, Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals, Molecular Probes, Eugene (1992).

オープンチャネルまたはブラインドチャネル設計デバイス等のマイクロ流体デバイスが、核酸増幅反応を実行するために利用されるときには、反応部位内に堆積されうる試薬は、所望のタイプの増幅反応を実行するのに必要な試薬である。通常これは、以下の一部または全部が堆積されることを意味する、例えばプライマ、ポリメラーゼ、ヌクレオチド、金属イオン、バッファー、および補助因子。そのような場合に、反応部位に導入される試料は、核酸テンプレートである。しかし、代替的に、テンプレートが堆積され、増幅試薬が反応部位に流し込まれてもよい。増幅反応を行うためにマトリックスデバイスが利用されるときには、核酸テンプレートを含む試料が垂直のフローチャネルに流され、増幅試薬が水平のフローチャネルに流され、またはその逆でありうる。   When microfluidic devices such as open channel or blind channel design devices are utilized to perform nucleic acid amplification reactions, the reagents that can be deposited within the reaction site are necessary to perform the desired type of amplification reaction. It is a reagent. Usually this means that some or all of the following are deposited, eg, primers, polymerases, nucleotides, metal ions, buffers, and cofactors. In such a case, the sample introduced into the reaction site is a nucleic acid template. However, alternatively, a template may be deposited and amplification reagent poured into the reaction site. When a matrix device is utilized to perform the amplification reaction, the sample containing the nucleic acid template can be flowed into the vertical flow channel, the amplification reagent can be flowed into the horizontal flow channel, or vice versa.

一般に、複数の遺伝子タイピングおよび発現分析が、例えば各反応部位で行われうる。標的DNAを含む試料が、マイクロ流体デバイス上の反応部位に導入されうる。TaqMan(登録商標)等の定量的PCR法では、目的の標的DNAの異なる領域を増幅するためのプライマが、単一の反応部位内に含まれる。形成される産物、例えば標的および参照ポリヌクレオチドを区別するために、各領域に対する、異なって標識されたプローブが利用される。プローブが相補的なアレルが標的DNA中に存在する場合には、増幅がおこり、これにより検出可能シグナルが生じる。異なったシグナルのいずれが得られるかにより、多形部位におけるヌクレオチドの同一性が決定されうる。両方のシグナルが検出される場合には、両方のアレルが存在する。反応の間の温度サイクリングは、上記温度コントロールセクションで記載したように、実行される。 In general, multiple genotyping and expression analysis can be performed at each reaction site, for example. A sample containing the target DNA can be introduced into a reaction site on the microfluidic device. In quantitative PCR methods such as TaqMan®, primers for amplifying different regions of the target DNA of interest are contained within a single reaction site. Product formed, in order to distinguish, for example, the target and reference polynucleotides, for each region, differently labeled probes are utilized. If an allele that is complementary to the probe is present in the target DNA, amplification occurs, which results in a detectable signal. Depending on which of the different signals is obtained, the nucleotide identity at the polymorphic site can be determined. If both signals are detected, both alleles are present. Temperature cycling during the reaction is carried out as described in the temperature control section above.

本発明のいくつかの実施形態においては、対立形質の各々に相補的な異なって標識されたプローブが試薬として、プライマ、ヌクレオチドおよびポリメラーゼとともに含まれうる。しかし、反応は一つのプローブのみにより行われうるが、これにより、シグナルの欠如が特定のアレルの非存在に起因するものか単に反応の失敗によるものかについてが曖昧になりうる。多形部位に二つのアレルが可能である典型的な両アレルの場合には、各々がアレルの一つに完全に相補的な、二つの異なって標識されたプローブが、通常、増幅プライマ、ヌクレオチドおよびポリメラーゼとともに試薬混合物に含まれる。 In some embodiments of the invention, differentially labeled probes complementary to each of the alleles can be included as reagents, along with primers, nucleotides and polymerases. However, the reaction can be performed with only one probe, but this can obscure whether the lack of signal is due to the absence of a particular allele or simply due to failure of the reaction. In the case of both typical alleles where two alleles are possible at the polymorphic site, two differently labeled probes, each completely complementary to one of the alleles, are usually amplified primers, nucleotides And included in the reagent mixture along with the polymerase.

図4Cにより示されるように、各反応部位からのシグナルが検出され、試料に関する情報を決定するために、さらに分析されうる。例えば、本発明の方法により処理される試料は、BioMark(商標)システム(Fluidigm Corporation,South San Francisco,CA).およびBioMark(商標)蛍光画像化サーマルサイクラシステムを用いたコピー数変動分析に使用するのに適する。BioMark(商標)システムは、複数の試料への複数のアッセイの実施を提供する、ポリジメチルシロキサンマイクロ流体デバイスを使用する。   As shown by FIG. 4C, the signal from each reaction site can be detected and further analyzed to determine information about the sample. For example, samples processed by the methods of the invention can be obtained from the BioMark ™ system (Fluidigm Corporation, South San Francisco, Calif.). And suitable for use in copy number variation analysis using the BioMark ™ fluorescence imaging thermal cycler system. The BioMark ™ system uses a polydimethylsiloxane microfluidic device that provides for the performance of multiple assays on multiple samples.

本明細書の全体にわたりより完全に記載されるように、いくつかの実施形態においては、チップが、温度サイクルされ、本譲受人から入手可能なBioMark(商標)リアルタイムPCRシステムにより画像化され、本譲受人から入手可能なBioMark(商標)Digital PCR Analysis等のDigital PCR Analysisソフトウェアを用いて、各パネル中の陽性チャンバの数が計数された。複合デジタルPCR反応において二つの蛍光色素による二つのアッセイが使用される場合には、二つの遺伝子が独立して定量されうる。遺伝子を独立して定量するこの能力は、本明細書に記載の通り、デジタルアレイを用いたコピー数変動の研究に使用される。   As described more fully throughout this specification, in some embodiments, the chip is temperature cycled and imaged with a BioMark ™ real-time PCR system available from the assignee, The number of positive chambers in each panel was counted using Digital PCR Analysis software such as BioMark ™ Digital PCR Analysis available from the assignee. If two assays with two fluorescent dyes are used in a complex digital PCR reaction, the two genes can be quantified independently. This ability to quantitate genes independently is used to study copy number variation using digital arrays, as described herein.

上に一般的に記載されるように、PCRミックス等の反応ミックスが、各パネルにロードされ、単一のDNA分子が、様々な反応チャンバにランダムに分割されうる。パネルおよび反応チャンバのローディングの後、デジタルアレイが温度サイクルされた後、例えば本譲受人から入手可能なBioMark(商標)機器等の適切な読み取り器で画像化される。生成されたデータが、本譲受人から入手可能なDigital PCR Analysisソフトウェアまたは他の適切な分析ソフトウェアを用いて分析される。 As generally described above, a reaction mix, such as a PCR mix, can be loaded into each panel and a single DNA molecule can be randomly divided into various reaction chambers. After panel and reaction chamber loading, the digital array is temperature cycled and then imaged with a suitable reader, such as a BioMark ™ instrument available from the assignee. The generated data is analyzed using Digital PCR Analysis software or other suitable analysis software available from the assignee.

上述の通り、本発明のある実施形態を行うために、オンチップの定量的PCRが用いられうる。しかし、多様な検出戦略が、上記のマイクロ流体デバイスとともに利用されうる。適切なシステムの選択は、デバイスのタイプ、検出されるイベントおよび/または薬剤のタイプに、部分的に特徴付けられる。検出器は、ラジオアイソトープ、フルオロフォア、発色団、高電子密度粒子、磁性粒子、スピン標識、化学発光を放出する分子、電気化学的に活性の分子、酵素、補助因子、核酸プローブに連結される酵素、および酵素基質からのシグナルを含むがこれに限定されない、多様なシグナルタイプを検出するように設計されうる。   As described above, on-chip quantitative PCR can be used to perform certain embodiments of the invention. However, various detection strategies can be utilized with the microfluidic devices described above. The selection of an appropriate system is characterized in part by the type of device, the event to be detected and / or the type of drug. The detector is linked to a radioisotope, fluorophore, chromophore, high electron density particle, magnetic particle, spin label, chemiluminescent emitting molecule, electrochemically active molecule, enzyme, cofactor, nucleic acid probe It can be designed to detect a variety of signal types, including but not limited to signals from enzymes and enzyme substrates.

例示的な検出方法論には、光散乱、マルチチャネル蛍光検出、UVおよび可視波長吸収、発光、反射因子差、および共焦レーザスキャニングが含まれるがこれに限定されない。ある利用において使用されうる追加的な検出法には、シンチレーション近接アッセイ技術、放射化学検出、蛍光偏光法、蛍光相関分光法(FCS)、時間分解エネルギー転移(TRET)、蛍光共鳴エネルギー転移(FRET)、およびバイオルミネセンス共鳴エネルギー転移(BRET)等のバリエーションが含まれる。検出の追加的な選択肢には、電気抵抗、比抵抗、インピーダンス、および電圧感知が含まれる。 Exemplary detection methodologies include, but are not limited to, light scattering, multi-channel fluorescence detection, UV and visible wavelength absorption, emission, reflectance factor differences, and confocal laser scanning. Additional detection methods that can be used in certain applications include scintillation proximity assay techniques, radiochemical detection, fluorescence polarization, fluorescence correlation spectroscopy (FCS), time-resolved energy transfer (TRET), fluorescence resonance energy transfer (FRET). , And variations such as bioluminescence resonance energy transfer (BRET). Additional options for detection include electrical resistance, specific resistance, impedance, and voltage sensing .

検出セクションは、特定のイベントおよび/または薬剤と関係するシグナルを検出するために協働する一つ以上の顕微鏡、ダイオード、光刺激デバイス(例えばレーザ)、光電増倍管、プロセッサおよび前述の組み合わせと連絡しうる。多くの場合には、検出されるシグナルは、光学式検出器により検出セクションにおいて検出される、光学シグナルである。光学検出器は、一つ以上のフォトダイオード(例えばアバランシェフォトダイオード)、例えば光電増倍管、顕微鏡、および/またはビデオカメラ(例えばCCDカメラ)につながる光ファイバー光導体を含みうる。   The detection section includes one or more microscopes, diodes, photostimulation devices (eg, lasers), photomultiplier tubes, processors and combinations of the foregoing that cooperate to detect signals associated with specific events and / or agents. I can contact you. In many cases, the detected signal is an optical signal that is detected in the detection section by an optical detector. The optical detector may include a fiber optic light guide that leads to one or more photodiodes (eg, avalanche photodiodes), eg, photomultiplier tubes, microscopes, and / or video cameras (eg, CCD cameras).

検出器は、マイクロ流体デバイス内に微細製造され、または別個の要素でありうる。検出器が別個の要素として存在し、マイクロ流体デバイスが複数の検出セクションを含む場合には、任意の時に単一の検出セクション内で、検出が生じうる。あるいは、スキャニングシステムが用いられうる。例えば、一定の自動化されたシステムは、マイクロ流体デバイスに対して光源を走査し、他のシステムは、検出器上での放出光を走査し、またはマルチチャネル検出器を含む。具体例として、マイクロ流体デバイスが、並進可能なステージに取り付けられ、顕微鏡対物レンズ下で走査されうる。そして、このようにして得られたシグナルが、シグナル解釈および処理のためにプロセッサに送られる。光電増倍管のアレイも、利用されうる。さらに、各セクションからのシグナルを決定するとともに、全ての異なる検出セクションから同時にシグナルを収集する能力を有する光学系が、利用されうる。   The detector can be microfabricated in a microfluidic device or can be a separate element. If the detector is present as a separate element and the microfluidic device includes multiple detection sections, detection can occur within a single detection section at any time. Alternatively, a scanning system can be used. For example, certain automated systems scan the light source relative to the microfluidic device, and other systems scan the emitted light on the detector, or include a multi-channel detector. As a specific example, a microfluidic device can be mounted on a translatable stage and scanned under a microscope objective. The signal thus obtained is then sent to the processor for signal interpretation and processing. An array of photomultiplier tubes can also be utilized. In addition, an optical system can be utilized that has the ability to determine the signal from each section and collect signals from all the different detection sections simultaneously.

提供されるデバイスは完全に、または大部分が、モニタされる波長で光透過性である材料で製造されるため、外部検出器が使用可能である。この特徴により、本明細書に記載のデバイスが、従来のシリコンベースのマイクロ流体デバイスでは不可能な、多数の光学検出システムを利用することが可能になる。   Since the provided device is made entirely or mostly of a material that is light transmissive at the wavelength being monitored, an external detector can be used. This feature allows the devices described herein to utilize a number of optical detection systems that are not possible with conventional silicon-based microfluidic devices.

一実施形態においては、検出器は、各反応チャンバから集められる光の量を最大化するために、大きな視野および高い開口数を提供するCCDカメラおよび光路を用いる。この点に関しては、CCDが、アレイの画像を生成するために用いられるのではなく、各ピクセルまたはピクセル群が反応チャンバに対応する、光検出器のアレイとして使用される。したがって、画質が減少またはデフォーカスされて光学系の被写界深度が増加し、各反応チャンバからより多くの光が集められるように、光学が変更されうる。   In one embodiment, the detector uses a CCD camera and light path that provides a large field of view and high numerical aperture to maximize the amount of light collected from each reaction chamber. In this regard, the CCD is not used to generate an image of the array, but is used as an array of photodetectors, each pixel or group of pixels corresponding to a reaction chamber. Thus, the optics can be modified so that the image quality is reduced or defocused to increase the depth of field of the optical system and more light is collected from each reaction chamber.

検出器は、検出可能なシグナルを生成するレポーターを刺激するための光源を含みうる。利用される光源のタイプは、活性化されるレポーターの性質に部分的に依存する。好適な光源には、レーザ、レーザダイオード、および高輝度ランプが含まれるがこれに限定されない。レーザが利用される場合には、一の検出セクション全体または単一の検出セクションを走査するために、レーザが利用されうる。レーザダイオードが、マイクロ流体デバイス自体の中に微細製造されうる。あるいは、ダイオードからのレーザ光が検出セクションに導かれるように、温度サイクリング反応を行うために利用されるマイクロ流体デバイスに隣接して配置される、別のデバイス内に、レーザダイオードが製造されうる。 The detector can include a light source for stimulating a reporter that produces a detectable signal. The type of light source utilized will depend in part on the nature of the reporter being activated. Suitable light sources include, but are not limited to, lasers, laser diodes, and high intensity lamps. If a laser is utilized, the laser can be utilized to scan an entire set of detection sections or a single detection section. Laser diodes can be microfabricated in the microfluidic device itself. Alternatively, the laser diode can be fabricated in another device that is placed adjacent to the microfluidic device utilized to perform the temperature cycling reaction so that the laser light from the diode is directed to the detection section.

検出には、多数の非光学的アプローチも伴いうる。例えば検出器は、例えば、温度センサ、導電率センサ、電位差センサ(例えばpH電極)および/または電流測定センサ(例えば酸化および還元反応をモニタする)も含みうる。   Detection can also involve a number of non-optical approaches. For example, the detector may also include, for example, a temperature sensor, a conductivity sensor, a potentiometric sensor (eg, a pH electrode) and / or an amperometric sensor (eg, monitoring oxidation and reduction reactions).

多数の市販の外部検出器が、利用されうる。蛍光標識された試薬を調製するのが容易であるため、これらの多くは蛍光検出器である。利用可能な検出器の具体例には、Applied Precision ArrayWoRx(Applied Precision,Issaquah,WA))を含むがこれに限定されない。   A number of commercially available external detectors can be utilized. Many of these are fluorescence detectors because it is easy to prepare fluorescently labeled reagents. Specific examples of available detectors include, but are not limited to, Applied Precision Array WoRx (Applied Precision, Issquah, WA).

いくつかの実施形態においては、FRETベースの検出法が使用される。このタイプの検出法は、ドナー/アクセプターフルオロフォア対におけるドナー(レポーター)および/またはアクセプター(クエンチャー)フルオロフォアからの蛍光の変化を検出するステップを伴う。ドナーおよびアクセプターフルオロフォア対は、ドナーの発光スペクトルがアクセプターの励起スペクトルに重なるように、選択される。したがって、フルオロフォア対が互いに十分に近づけられると、ドナーからアクセプターへのエネルギー転移が生じうる。このエネルギー転移が、検出されうる。米国特許第5,945,283号および国際公開第97/22719号を参照。   In some embodiments, a FRET based detection method is used. This type of detection method involves detecting a change in fluorescence from a donor (reporter) and / or acceptor (quencher) fluorophore in a donor / acceptor fluorophore pair. The donor and acceptor fluorophore pair is selected so that the emission spectrum of the donor overlaps the excitation spectrum of the acceptor. Thus, energy transfer from the donor to the acceptor can occur when the fluorophore pair is brought sufficiently close to each other. This energy transfer can be detected. See U.S. Patent No. 5,945,283 and WO 97/22719.

分子ビーコンは、特に有用なアプローチを提供する。分子ビーコンにより、増幅産物の相補的領域にハイブリダイズする時のプローブのコンフォメーションの変化が、検出可能シグナルの形成をもたらす。プローブ自体は、二つのセクションを含む:5’末端の一つのセクションと、3’末端の他のセクションである。これらのセクションは、プローブ結合部位にアニールするプローブのセクションに隣接し、互いに相補的である。一方の末端セクションは、典型的にレポーター色素に結合され、他方の末端セクションは通常クエンチャー色素に結合される。 Molecular beacons provide a particularly useful approach. Due to molecular beacons, a change in the conformation of the probe when hybridized to the complementary region of the amplification product results in the formation of a detectable signal. The probe itself contains two sections: one section at the 5 ′ end and the other section at the 3 ′ end. These sections are adjacent to and complementary to the section of the probe that anneals to the probe binding site. One end section is typically attached to a reporter dye and the other end section is usually attached to a quencher dye.

溶液中で、二つの末端セクションが互いにハイブリダイズしてヘアピンループを形成しうる。このコンフォメーションにおいては、レポーターおよびクエンチャー色素が十分に近接するため、レポーター色素からの蛍光が、クエンチャー色素によって効果的に消光される。これに対して、ハイブリダイズしたプローブは、消光の程度が減じられる線形化されたコンフォメーションを生じる。したがって、二つの色素につき発光変化をモニタリングすることにより、増幅産物の形成を間接的にモニタすることが可能である。このタイプのプローブおよびその使用は、例えばPiatek,A.S.等、Nat.Biotechnol.16:359−63(1998);Tyagi,S.およびKramer,F.R.,Nature Biotechnology 14:303−308(1996);およびTyagi,S.等、Nat.Biotechnol.16:49−53(1998)によりさらに記載され、各々が一切の目的のために参照により全体として本明細書に組み込まれる。   In solution, the two end sections can hybridize to each other to form a hairpin loop. In this conformation, since the reporter and quencher dye are sufficiently close together, the fluorescence from the reporter dye is effectively quenched by the quencher dye. In contrast, a hybridized probe produces a linearized conformation that reduces the degree of quenching. Therefore, it is possible to indirectly monitor the formation of amplification products by monitoring the luminescence changes for the two dyes. This type of probe and its use are described, for example, in Piatek, A .; S. Nat. Biotechnol. 16: 359-63 (1998); Tyagi, S .; And Kramer, F .; R. , Nature Biotechnology 14: 303-308 (1996); and Tyagi, S .; Nat. Biotechnol. 16: 49-53 (1998), each incorporated herein by reference in its entirety for all purposes.

他の周知の増幅/検出方法(例示のためであり制限のためではない)には、Invader(Neri,B.P.等、Advances in Nucleic Acid and Protein Analysis 3826:117−125,2000を参照);Nasba(例えばCompton,J.Nucleic Acid Sequence−based Amplification,Nature 350:91−91,1991を参照); Scorpion(Thelwell N.等、Nucleic Acids Research,28:3752−3761,2000を参照);およびCapacitive DNA Detection(例えばSohn等、2000,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.97:10687−10690を参照)が含まれる。これらの参考文献の各々は、一切の目的のために参照により本明細書に組み込まれる。   Other well known amplification / detection methods (for illustration and not limitation) include Invader (Neri, BP, et al., Advances in Nucleic Acid and Protein Analysis 3826: 117-125, 2000) Nasba (see, eg, Compton, J. Nucleic Acid Sequence-based Amplification, Nature 350: 91-91, 1991); Scorpion (Thelwell N. et al., Nucleic Acids Research 1, 2000; 37:52; 76:52); Capacitive DNA Detection (see, for example, Sonn et al., 2000, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S.A. 97: 10687-10690). Each of these references is incorporated herein by reference for all purposes.

上記のように、本発明の方法は、様々な試薬、組成物、バッファー、添加物等を必要とする様々な反応/増幅アッセイを行うステップを含む。反応混合物は、少なくとも部分的に、アッセイプラットフォームまたはマイクロ流体チップ/デバイスとは別に、またはデバイス自体の反応部位の中(例えばスポッティング)に調製されうる。ある反応混合物または組成物は、キットまたはシステムの一部として調製され、含まれうる。例えば、システムは、前増幅混合物/組成物、増幅アッセイ組成物、および増幅およびコピー数検出アッセイを実行するためのマイクロ流体デバイスを含みうる。システムの二つ以上の要素が、まとめられ、キットまたはシステムの一部として提供されうる。   As noted above, the methods of the invention include performing various reaction / amplification assays that require various reagents, compositions, buffers, additives, and the like. The reaction mixture can be prepared at least in part, separately from the assay platform or microfluidic chip / device, or in the reaction site of the device itself (eg, spotting). Certain reaction mixtures or compositions can be prepared and included as part of a kit or system. For example, the system can include a pre-amplification mixture / composition, an amplification assay composition, and a microfluidic device for performing amplification and copy number detection assays. Two or more elements of the system can be combined and provided as part of a kit or system.

本明細書に開示されるマイクロ流体デバイスにより行われる反応は、本発明の反応(例えば前増幅、定量的増幅等)を行うために調製されうる様々な試薬、バッファー、組成物、添加物等を用いて行われうる。したがって例えば、試薬が堆積されるデバイスの場合には、例えば、反応部位に一つ以上の反応物を伴って試薬がスポットされうる。他の実施形態においては、例えばオンチップスポッティングが行われないときには、チップまたは他のシステム要素から独立したミックスまたは試薬体積において試薬が提供されうる。添加物の一つのセットは、エラストマー基質上のタンパク質結合部位をブロックするブロッキング試薬である。多数の異なるタンパク質類(例えばゼラチンおよび様々なウシ血清アルブミン等のアルブミンタンパク質)およびグリセロールを含めて、様々なこのような化合物が利用されうる。界面活性添加剤も、有用でありうる。多数の異なる界面活性剤の任意のものが利用されうる。例には、SDSおよび様々なトリトン界面活性剤が含まれるがこれに限定されない。 Reactions performed by the microfluidic devices disclosed herein include various reagents, buffers, compositions, additives, etc. that can be prepared to perform the reactions of the present invention (eg, pre-amplification, quantitative amplification, etc.). Can be used. Thus, for example, in the case of a device on which reagents are deposited, the reagents can be spotted with one or more reactants at the reaction site, for example. In other embodiments, reagents may be provided in a mix or reagent volume independent of the chip or other system elements, for example when no on-chip spotting is performed. One set of additives is a blocking reagent that blocks protein binding sites on the elastomeric substrate. A variety of such compounds can be utilized, including a number of different proteins (eg, albumin proteins such as gelatin and various bovine serum albumins) and glycerol. Surfactant additives may also be useful. Any of a number of different surfactants can be utilized. Examples include, but are not limited to, SDS and various Triton surfactants.

核酸増幅反応の特定のケースにおいては、多数の異なるタイプの試薬および/または添加剤が含まれうる。一つのカテゴリーは、増幅反応を促進するエンハンサである。このような添加剤には、核酸における二次構造を減じる薬剤(例えばベタイン)、およびミスプライミングイベントを減じる薬剤(例えば塩化テトラメチルアンモニウム)が含まれるがこれに限定されない。 In particular cases of nucleic acid amplification reactions, a number of different types of reagents and / or additives may be included. One category is enhancers that promote amplification reactions. Such additives, drugs (e.g., betaine) reducing the secondary structure in nucleic acids, and mistakes priming event to reduce drug (such as tetramethylammonium chloride) is included but not limited thereto.

一般に、CNV計算は、異なる試料における遺伝子コピー数の見掛け上の差が試料量の差により歪められないように、「相対的コピー数」に基づきうる。遺伝子の(ゲノムあたりの)相対的コピー数は、DNA試料におけるシングルコピー参照遺伝子のコピー数に対する標的遺伝子のコピー数の比として表すことができ、これは典型的に1である。同じデバイス上に二つの異なる蛍光色素を伴って、二つの遺伝子(標的ポリヌクレオチド配列および参照ポリヌクレオチド配列)のために二つのアッセイを用いることにより、同じDNA試料中の両遺伝子が同時に定量されうる。したがって、二つの遺伝子の比が、DNA試料における標的ヌクレオチド配列の相対的コピー数である。   In general, CNV calculations can be based on "relative copy number" so that the apparent difference in gene copy number in different samples is not distorted by the difference in sample amount. The relative copy number (per genome) of a gene can be expressed as the ratio of the copy number of the target gene to the copy number of the single copy reference gene in the DNA sample, which is typically 1. By using two assays for two genes (target polynucleotide sequence and reference polynucleotide sequence) with two different fluorescent dyes on the same device, both genes in the same DNA sample can be quantified simultaneously. . Therefore, the ratio of the two genes is the relative copy number of the target nucleotide sequence in the DNA sample.

本発明の一実施形態においては、RNaseP酵素、リボヌクレオタンパク質のRNA部分をコードするシングルコピー遺伝子である、RNaseP等の参照遺伝子を用いて、前増幅が行われうる。   In one embodiment of the invention, pre-amplification can be performed using a reference gene such as RNaseP, which is a single copy gene encoding the RNA portion of the RNaseP enzyme, ribonucleoprotein.

多数の反復試験試料を流すには、相当量の試薬を必要としうる。本発明の実施形態においては、微小体積においてデジタルPCRが行われる。低体積PCRを行うための反応チャンバは、約2nL〜約500nLでありうる。反応チャンバ体積が低いほど、行われうる個々のアッセイ数が多くなる(異なるプローブおよびプライマセットを用いて、または同じプローブおよびプライマセットの複製として、または任意に入れ替えた多数の複製および多数の異なるアッセイ)。一実施形態においては、反応チャンバは、約2nL〜約50nL、好ましくは2nL〜約25nL、より好ましくは約4nL〜約15nLである。いくつかの実施形態においては、反応チャンバ体積は、約4nL、約5nL、約6、nL、約7nL、約8、nL、約9nL、約10nL、約11nL、または約12、nLである。試料チャンバは、ガラス、プラスチック、シリコン、ポリジメチルシロキサン、ポリウレタン等の弾性ポリマー類または他のポリマー類から構築されうる。本発明の方法により処理される試料は、BioMark(商標)システム(Fluidigm Corporation,South San Francisco,CA)を用いたコピー数変動分析用に適切である。BioMarkシステムは、複数の試料への複数のアッセイの実施を提供する、ポリジメチルシロキサンマイクロ流体デバイスを用いる。   Running a large number of replicate samples can require a significant amount of reagents. In an embodiment of the present invention, digital PCR is performed on a small volume. The reaction chamber for performing low volume PCR can be from about 2 nL to about 500 nL. The lower the reaction chamber volume, the greater the number of individual assays that can be performed (with different probes and primer sets, or as duplicates of the same probe and primer set, or arbitrarily swapped multiple replicates and many different assays. ). In one embodiment, the reaction chamber is about 2 nL to about 50 nL, preferably 2 nL to about 25 nL, more preferably about 4 nL to about 15 nL. In some embodiments, the reaction chamber volume is about 4 nL, about 5 nL, about 6, nL, about 7 nL, about 8, nL, about 9 nL, about 10 nL, about 11 nL, or about 12, nL. The sample chamber can be constructed from elastic polymers such as glass, plastic, silicon, polydimethylsiloxane, polyurethane, or other polymers. Samples processed by the method of the invention are suitable for copy number variation analysis using the BioMark ™ system (Fluidigm Corporation, South San Francisco, Calif.). The BioMark system uses a polydimethylsiloxane microfluidic device that provides for the execution of multiple assays on multiple samples.

Fluidigmデバイス/ナノ流体チップ(デジタルアレイ)およびBioMark蛍光画像化温度サイクラシステムは、Fluidigm Corporation(South San Francisco,CA)により製造される。図5に示される例示的なチップは12のパネルを有し、12のパネルのそれぞれが、パネルあたり4.59μLの全容積で、765の6nLチャンバを含む。チップは、Multilayer Soft Lithography(MSL)方法論にしたがって製造される。Unger MA,Chou HP,Thorsen T,Scherer A,Quake SR.Monolithic microfabricated valves and pumps by multilayer soft lithography.Science.2000;288:113−116。チップは、平均10μmの半楕円形の深さ、70μmの幅を有し、心々に200μmの平行間隔を伴う試料チャネルを有する。試料流体工学は、各試料チャネルに沿って配置された265μm(深さ)×150μm×150μmの分割チャンバをつくるため、二層成形プロセスを用いて製造される。別のシリコン層に、チップのコントロールチャネルが、試料チャネルと直角にはしる。チャネルの交差により、流体の進路を決定するための偏向バルブが形成される。コントロールチャネルの加圧時には、層間の薄膜が試料チャネルを遮断して個々の分割チャンバを分離する。コントロールチャネルは、深さ15μm、幅50μmであり、心々に300μmの平行間隔をおく。外側部分は、標準の384−ウェルマイクロプレートと同じ設置面積を有し、独立したバルブ操作を可能にする。チップへの12の別個の試料インプットに対応する、12のインプットポートがある。使用されるチップは、試料インプットあたり765の6nL分割チャンバ、チップあたり合計で最高14,400のチャンバを組み込みうる。この特定の実施形態では、試料チャネルが、個々の反応チャンバを接続して左から右にはしり、コントロールチャネルは、下層において上から下にはしる。コントロールチャネルの加圧時には、層間の薄膜が試料チャネルを遮断して、個々の反応チャンバを分離する。バルブは、PCR実験の間に閉じたまま保たれる個々のチャンバを分割する。 The Fluidigm device / nanofluidic chip (digital array) and BioMark fluorescence imaging temperature cycler system are manufactured by Fluidigm Corporation (South San Francisco, Calif.). The exemplary chip shown in FIG. 5 has 12 panels, each of which includes 765 6 nL chambers with a total volume of 4.59 μL per panel. The chip is manufactured according to the Multilayer Soft Lithography (MSL) methodology. Unger MA, Chou HP, Thorsen T, Scherer A, Quake SR. Monolithic microfabricated valves and pumps by multilayer soft lithography. Science. 2000; 288: 113-116. The chip has a sample channel with an average semi-elliptical depth of 10 μm, a width of 70 μm, and parallel spacing of 200 μm. Sample fluidics are manufactured using a two-layer molding process to create 265 μm (depth) × 150 μm × 150 μm split chambers placed along each sample channel. In another silicon chromatography emission layers, the control channel of the chip, running the sample channel and a right angle. The intersection of the channels forms a deflection valve for determining the course of the fluid. During pressurization of the control channel, the thin film between layers blocks the sample channel and separates the individual division chambers. The control channel is 15 μm deep and 50 μm wide, with a parallel spacing of 300 μm between the hearts. The outer part has the same footprint as a standard 384-well microplate, allowing independent valve operation. There are 12 input ports, corresponding to 12 separate sample inputs to the chip. The chips used can incorporate 765 6nL split chambers per sample input for a total of up to 14,400 chambers per chip. In this particular embodiment, sample channels connect the individual reaction chambers from left to right and control channels are from top to bottom in the lower layer. During pressurization of the control channel, the thin film between the layers blocks the sample channel and separates the individual reaction chambers. The valves divide individual chambers that remain closed during the PCR experiment.

リアルタイムPCR反応を行うために、マスター増幅ミックス(例えば「マスターミックス」)が、前増幅アッセイの産物を含む試料と組み合わせられる。マスターミックスは、適切なバッファー、約1〜約10mMの範囲、好ましくは約2〜約8mMの範囲のマグネシウムイオン(Mg2+)源、ヌクレオチド、および任意に界面活性剤、および安定剤を含む。適切なバッファーの一例は、約5mM〜約85mMの濃度のTRISバッファーであり、10mM〜30mMの濃度が好ましい。一実施形態においては、TRISバッファー濃度は、反応ミックス中二倍強度(2X)形の20mMである。反応ミックスは、約7.5〜約9.0のpH範囲を有し得、約8.0〜約8.5のpH範囲が典型的である。ヌクレオチドの濃度は、約25mM〜約1000mMの範囲であり得、典型的には約100mM〜約800mMの範囲である。dNTP濃度の例は、100、200、300、400、500、600、700、および800mMである。Tween(商標)20、Triton(登録商標)X100、およびNonidet(商標)P40等の界面活性剤も、反応混合物に含まれうる。ジチオトレイトール(DTT,クリーランド試薬)またはメルカプトエタノール等の安定化剤も、含まれうる。 To perform a real-time PCR reaction, a master amplification mix (eg, a “master mix”) is combined with a sample containing the product of the pre-amplification assay. The master mix includes a suitable buffer, a magnesium ion (Mg2 +) source in the range of about 1 to about 10 mM, preferably in the range of about 2 to about 8 mM, nucleotides, and optionally surfactants and stabilizers. An example of a suitable buffer is a TRIS buffer at a concentration of about 5 mM to about 85 mM, with a concentration of 10 mM to 30 mM being preferred. In one embodiment, the TRIS buffer concentration is 20 mM in double strength (2X) form in the reaction mix. The reaction mix can have a pH range of about 7.5 to about 9.0, with a pH range of about 8.0 to about 8.5 being typical. The concentration of nucleotides can range from about 25 mM to about 1000 mM, and typically ranges from about 100 mM to about 800 mM. Examples of dNTP concentrations are 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, and 800 mM. Surfactants such as Tween ™ 20, Triton ™ X100, and Nonidet ™ P40 can also be included in the reaction mixture. Stabilizers such as dithiothreitol (DTT, Cleland reagent) or mercaptoethanol may also be included.

DO WE NEED THIS PARAGRAPH?さらに、マスターミックスは、dUTPならびにウラシルDNAグリコシラーゼ(ウラシル−N−グリコシラーゼ,UNG)を任意に含みうる。UNOは、Escherichia coli ung遺伝子の産物であり、E.coliにおいてクローニング、配列決定、および発現されている。ウラシル−DNA−N−グリコシラーゼ(UNG)は、DNA(一鎖および二鎖)から、DNA糖−ホスホジエステル骨格を破壊せずにウラシル残基を除去し、したがって、ハイブリダイゼーション標的としての、またはDNAポリメラーゼのテンプレートとしてのその使用を防ぐ。結果として生じる無塩基部位は、高温で加水開裂され易い。したがって、ウラシル塩基の除去は、通常DNAのフラグメンテーションを伴う。Duncan,B.K.およびChambers,J.A.(1984)GENE 28,211,Varshney,U.,Hutcheon,T.およびvan de Sande,J.H.(1988)1.Biol.Chem.263,7776。マスターミックスは、Applied Biosystems,Foster City,CAから市販される(TaqMan(登録商標)Universal Master Mix,cat.nos.4304437,4318157、および4326708)。UNGの使用は、典型的にデジタルPCRアッセイに制限され、前増幅アッセイにおいては使用されない。 DO WE NEED THIS PARAGRAPH? Furthermore, the master mix can optionally include dUTP as well as uracil DNA glycosylase (uracil-N-glycosylase, UNG). UNO is the product of the Escherichia coli ung gene. cloned, sequenced and expressed in E. coli. Uracil-DNA-N-glycosylase (UNG) from DNA (single- and double-stranded), DNA sugar - uracil residues were removed without destroying the phospho backbone, thus, as a hybridization target, Or prevent its use as a template for DNA polymerase. The resulting abasic site is susceptible to hydrolytic cleavage at high temperatures. Thus, removal of uracil bases is usually accompanied by DNA fragmentation. Duncan, B.M. K. And Chambers, J .; A. (1984) GENE 28, 211, Varshney, U .; , Hutcheon, T .; And van de Sande, J. et al. H. (1988) 1. Biol. Chem. 263,7776. Master mixes are commercially available from Applied Biosystems, Foster City, CA (TaqMan (R) Universal Master Mix, cat. Nos. 4304437, 4318157, and 4326708). The use of UNG is typically limited to digital PCR assays and not used in pre-amplification assays.

複合的利用では、異なる蛍光レポーター色素が、異なる遺伝子の定量のために別個のプライマまたはプローブを標識するために用いられる。複合PCRを用いた相対的発現研究では、参照および試料遺伝子の増幅の間の競合を回避するために、参照遺伝子(例えばβ−アクチンまたはGAPDH)のプライマの量が、限定されるべきである。一般に、参照遺伝子プライマの最終濃度は、25〜100nMの間であるべきである。プライマ滴定が、最適化に有用でありうる。   In complex applications, different fluorescent reporter dyes are used to label separate primers or probes for quantification of different genes. In relative expression studies using complex PCR, the amount of primer of the reference gene (eg, β-actin or GAPDH) should be limited to avoid competition between reference and sample gene amplification. In general, the final concentration of the reference gene primer should be between 25 and 100 nM. Primer titration can be useful for optimization.

本発明の一つの例示的実施形態においては、CYP2D6のコピー数が、前増幅を伴って、または伴わずに決定された。前増幅を用いて、一つの試料中のCYP2D6が、重複を有することが発見されたが(コピー数は3)、前増幅を伴わない場合には、同じ試料はコピー数2を示した。   In one exemplary embodiment of the invention, the copy number of CYP2D6 was determined with or without pre-amplification. Using pre-amplification, it was found that CYP2D6 in one sample had an overlap (copy number 3), but the same sample showed a copy number 2 when it was not accompanied by pre-amplification.

本発明の方法により調製された試料でPCRアッセイを行うのに有用なPCRマスターミックスは、以下の組成で調製されうる:20mM Tris、pH8.0、100mM KCl、1%Glycerol、0.04%Tween(商標)、5mM MgCl、400mM dNTP、0.08U/μL AmpliTaq(登録商標)Gold酵素(Applied Biosystems,Foster City,CA)。AmpliTaq DNAポリメラーゼは、Taq DNAポリメラーゼの組換え形である。これは、E.coli宿主においてTaq DNAポリメラーゼ遺伝子を発現することにより得られる。これは、天然TaqDNAポリメラーゼのように、エンドヌクレアーゼおよび3’−5’エキソヌクレアーゼ活性を欠くが、5’−3’エキソヌクレアーゼ活性を有する。 A PCR master mix useful for performing PCR assays on samples prepared by the methods of the present invention can be prepared with the following composition: 20 mM Tris, pH 8.0, 100 mM KCl, 1% Glycerol, 0.04% Tween. (TM), 5mM MgCl 2, 400mM dNTP , 0.08U / μL AmpliTaq ( TM) Gold enzyme (Applied Biosystems, Foster City, CA ). AmpliTaq DNA polymerase is a recombinant form of Taq DNA polymerase. This is because E.I. It is obtained by expressing the Taq DNA polymerase gene in an E. coli host. It lacks endonuclease and 3′-5 ′ exonuclease activity, but has 5′-3 ′ exonuclease activity, like natural Taq DNA polymerase.

一実施例における前増幅は、GeneAmp PCRシステム9700(Applied Biosystems,CA)で、IxPreAmpマスターミックス(Applied Biosystems,CA)、225nMプライマ(参照ポリヌクレオチドとしてRNaseP)および目的の標的配列)、および1μLのDNA試料を含む5μL反応物において、実行された。温度サイクリング条件は、95℃、10分ホットスタートおよび10サイクル95℃15秒間、60℃1分間であった。20μLの水が、前増幅後に各反応物に加えられ、試料がデジタルアレイ上で分析された。   Pre-amplification in one example is GeneAmp PCR system 9700 (Applied Biosystems, CA), IxPreAmp master mix (Applied Biosystems, CA), 225 nM primer (RNaseP as reference polynucleotide) and target sequence of interest, and 1 μL of DNA. Performed in a 5 μL reaction containing the sample. Temperature cycling conditions were 95 ° C., 10 minutes hot start and 10 cycles 95 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 1 minute. 20 μL of water was added to each reaction after pre-amplification and samples were analyzed on a digital array.

五つのCoriell DNA試料が、デジタルチップ上で分析された。各試料の同じ体積(4.59μL)中のCYP2D6およびRNaseP分子の数が、Poisson補正ならびにSimantのアルゴリズムを用いたBioMark Digital PCR Analysisソフトウェアを用いて計数された(Dube等上記を参照)。代表的なヒートマップが、単純化された白黒の図で図5に示される。図示の目的のために、白、黒、および灰色で示されるが、イベントは、記録され、RNaseP遺伝子(VIC、黄)、CYP2D6遺伝子(FAM、赤)、および遺伝子なしにそれぞれ対応した黄、緑、または赤等の色として視覚的に示されうる。ノーテンプレートコントロール(NTC)が、パネル1および12に行われた。 Five Coriell DNA samples were analyzed on a digital chip. The number of CYP2D6 and RNaseP molecules in the same volume (4.59 μL) of each sample was counted using the BioMark Digital PCR Analysis software using Poisson correction and the Simant algorithm (see above, Dube et al.). A representative heat map is shown in FIG. 5 in a simplified black and white view. For purposes of illustration, shown in white, black, and gray , events are recorded and yellow, green corresponding to RNaseP gene (VIC, yellow), CYP2D6 gene (FAM, red), and no gene, respectively. Or visually as a color such as red. A no template control (NTC) was performed on panels 1 and 12.

RNaseP遺伝子に対するCYP2D6遺伝子の分子数の比が、五つの試料につき得られた。比のうち二つは約0.5であり、これは、これらの二つの試料の各細胞中にCYP2D6遺伝子の複製が一つだけであることを意味する(RNasePはシングルコピー遺伝子であり、各細胞に必ず遺伝子の二つの複製がある)。したがって、DNA試料が集められた個体は、一つの染色体上にCYP2D6遺伝子の欠失を有するはずである。他の三つの試料は約1の比を有したが、二つの密接に連結された複製は一つの分子上にあり、分離できないため、これは重複の可能性を排除しない。前増幅反応がこれら五つの試料に実行され、前増幅産物がデジタルチップ上で分析された(表2)。   A ratio of the number of CYP2D6 gene molecules to the RNaseP gene was obtained for five samples. Two of the ratios are about 0.5, which means that there is only one copy of the CYP2D6 gene in each cell of these two samples (RNaseP is a single copy gene, each There are always two copies of the gene in the cell). Thus, the individual from which the DNA sample was collected should have a deletion of the CYP2D6 gene on one chromosome. The other three samples had a ratio of about 1, but this does not exclude the possibility of duplication as the two closely linked replicas are on one molecule and cannot be separated. A pre-amplification reaction was performed on these five samples and the pre-amplification products were analyzed on a digital chip (Table 2).

試料NA11994は、一つの染色体上にCYP2D6遺伝子の重複を有する。 * Sample NA11994 has a CYP2D6 gene duplication on one chromosome.

表2に示されるように、ゲノムDNAが使用されたときに、RNasePに対するCYP2D6の比が約0.5の二つの試料は、本発明の前増幅プロセスが用いられたときにも、なお約0.5の比を与えた。0.5の比は、欠失を示す。ゲノムDNAが用いられたときに比が約1の二つの試料も、前増幅産物で約1の比を有し、これは正常な対立遺伝子状態を示した。しかし、ゲノムDNAが分析されたときに比が約1だった一つの試料は、前増幅プロセスが用いられたときに1.5の比を有した。これは、試料がCYP2D6遺伝子の重複を有することを示す。   As shown in Table 2, when genomic DNA is used, two samples with a ratio of CYP2D6 to RNaseP of about 0.5 are still about 0 when the pre-amplification process of the present invention is used. A ratio of .5 was given. A ratio of 0.5 indicates a deletion. Two samples with a ratio of about 1 when genomic DNA was used also had a ratio of about 1 with the pre-amplification product, indicating a normal allelic state. However, one sample that had a ratio of about 1 when genomic DNA was analyzed had a ratio of 1.5 when the pre-amplification process was used. This indicates that the sample has a CYP2D6 gene duplication.

ヘテロ接合性の消失の検出
特定の目的遺伝子のコピー数変動を決定する記載の方法の一つの有用な応用には、ヘテロ接合性の消失(LOH)の検出が含まれる。本明細書に開示される技術は、ヘテロ接合性の減少の検出において、新たなレベルの感度および柔軟性を提供できる。例示的な応用には、検出および/または異常なX染色体コピー数、または異数性の研究が含まれる。ヘテロ接合性の消失(LOH)は、正常なゲノムにおけるヘテロ接合状態から対合腫瘍ゲノムにおけるホモ接合状態への変化をさす。調査により、X染色体全体の消失が、多数の癌に関わることが示される。Moertel,CA.等、Cancer Genet.Cytogenet.67:21−27(1993)。例えば、卵巣癌の40%が、X染色体の領域のLOHを伴う。Osbourne,R.J.およびLeech,V.,Br.J.Cancer 69:429−438(1994)。また、X染色体の増加が、白血病およびリンパ腫において比較的一般的であることが示されている。Sandberg AA.“The X chromosome in human neoplasia,including sex chromatin and congenital conditions with X−chromosome anomalies.In:Sandberg AA,editor.Cytogenetics of the mammalian X chromosome,part B:X chromosome anomalies and their clinical manifestations.New York:Alan R.Liss,459−98(1983)。
Detection of loss of heterozygosity One useful application of the described method for determining copy number variation of a particular gene of interest includes detection of loss of heterozygosity (LOH). The techniques disclosed herein can provide a new level of sensitivity and flexibility in detecting reduced heterozygosity. Exemplary applications include detection and / or abnormal X chromosome copy number, or aneuploidy studies. Loss of heterozygosity (LOH) refers to a change from a heterozygous state in the normal genome to a homozygous state in the paired tumor genome. Investigations show that loss of the entire X chromosome is associated with a number of cancers. Moertel, CA. Et al., Cancer Genet. Cytogenet. 67: 21-27 (1993). For example, 40% of ovarian cancers involve LOH in the X chromosome region. Osbourne, R.A. J. et al. And Leech, V .; , Br. J. et al. Cancer 69: 429-438 (1994). Also, an increase in the X chromosome has been shown to be relatively common in leukemias and lymphomas. Sandberg AA. "The X chromosome in human neoplasia, including sex chromatin and congenital conditions with X-chromosome anomalies.In:Sandberg AA, editor.Cytogenetics of the mammalian X chromosome, part B: X chromosome anomalies and their clinical manifestations.New York: Alan R Liss, 459-98 (1983).

LOH実験を行うために、本明細書に記載のマイクロ流体デバイスが提供されうる。図3は、一実施例においてヘテロ接合性の消失を決定するために用いられた、例示的なデバイスの構造を示す(デバイスのさらなる詳細については、例えば上記記載を参照)。簡単に言うと、デバイスは、各々が試料またはアッセイ混合物のためのフローインプットを有する、12のパネルを有する集積流体回路(IFC)を含む。一実施例においては、試料がローディングのためチップに移動され、デジタルアレイをIFCコントローラ上に配置し、ソフトウェアインターフェイスを用いて、アッセイ成分を765個の反応の別々のパネルに加圧ローディングすることにより、ロードされた。マスターミックスおよびプライマ−プローブセットと予め混合された十二の試料の各々が、チップのフレーム上の別々のインレットに分配された。各パネル中では、一つの試料が、765の個々の6nLリアルタイムPCR反応物に分割された。PCRが、試料で実行された。デジタルアレイが、温度サイクリングおよび蛍光検出のためにリアルタイムPCRシステム上に配置された。実験からの結果が、BioMark(登録商標)アプリケーションソフトウェアを用いて見られ、分析された。一のアッセイを別のアッセイと比較するために、リアルタイムPCR曲線または陽性のチャンバの終点画像が記録され、例えばDNA試料中の任意の二つの配列の比が計算された。デジタルアレイは、分析に直線性、感度、および使いやすさの改善を提供する。 To perform LOH experiments, the microfluidic devices described herein can be provided. FIG. 3 shows the structure of an exemplary device that was used in one example to determine the loss of heterozygosity (see, eg, the above description for further details of the device). Briefly, the device includes an integrated fluid circuit (IFC) having 12 panels, each with a flow input for a sample or assay mixture. In one embodiment, the sample is moved to the tip for loading the digital array placed on IFC controller, using a software interface is pressure loaded assay components into separate panels of 765 reactions Was loaded by. Each of the twelve samples premixed with the master mix and primer-probe set was dispensed into separate inlets on the chip frame. In each panel, one sample was divided into 765 individual 6 nL real-time PCR reactions. PCR was performed on the samples. A digital array was placed on a real-time PCR system for temperature cycling and fluorescence detection. Results from the experiment were viewed and analyzed using BioMark® application software. To compare one assay with another, a real-time PCR curve or a positive chamber end point image was recorded, for example, the ratio of any two sequences in a DNA sample was calculated. Digital arrays offer improved linearity, sensitivity, and ease of use for analysis.

記載の実施例においては、X染色体の1、2、3、4または5つのコピーを含む細胞系統からのDNAが得られた(Coriell Institute for Medical Research,Camden,NJ)。デジタルアレイを用いて、各試料が、シングルコピー標的、VIC標識「参照」配列の存在下で同時増幅された三つの別個のX染色体TaqMan(登録商標)プライマ−プローブセット−FAM標識123B、SMS、およびYY2(BioSearch Technologies,Novato,CA)−に対してテストされた。   In the described examples, DNA from cell lines containing 1, 2, 3, 4 or 5 copies of the X chromosome was obtained (Coriell Institute for Medical Research, Camden, NJ). Using a digital array, each sample is a single copy target, three separate X chromosome TaqMan® primer-probe sets-FAM label 123B, SMS, co-amplified in the presence of the VIC label “reference” sequence. And YY2 (BioSearch Technologies, Novato, CA)-.

図6は、記載のようにヘテロ接合性の消失を検査する色ベースの結果を示す、白黒の図を示し、デジタルアレイ内で二のパネルで行われる各試験をさらに示す。図6は、デバイスのパネル4のクローズアップ図も示す。各パネルにおいて、標的陽性(薄灰色であり、一つの色、例えば黄色に対応する)および参照陽性(濃い目の灰色であり、第二の色、例えば赤に対応する)チャンバの数が計数され、チャンバあたり複数の色素につき補正された。これらの結果から、参照に対する標的の生の比が、決定された。ノーテンプレートコントロール(NTC)が、パネル1および12において使用された。当然のことながら、実際には、実験が赤および黄色等、異なる色および色で示された結果を記録することができるが、これが図6においては白黒の図中灰色として示される。 FIG. 6 shows a black and white view showing color-based results to check for loss of heterozygosity as described, further illustrating each test performed in duplicate panels in a digital array. FIG. 6 also shows a close-up view of the panel 4 of the device. In each panel, the number of target positive (light gray, corresponding to one color, eg yellow) and reference positive (dark gray, second color, eg red) chambers are counted. Corrected for multiple dyes per chamber. From these results, the raw ratio of target to reference was determined. A no template control (NTC) was used in panels 1 and 12. Of course, in practice it is possible to record the results that the experiment showed in different colors and colors, such as red and yellow, but this is shown as gray in the black and white figure in FIG.

コピー数を決定するために、単純な線形フィッティングが用いられた。図7は、平均値の標準誤差を示すエラーバーを含む、既知のX染色体コピー数(X軸)に対してプロットされる、三つの別個のアッセイ比の平均(Y軸)を示す。比は、X染色体の1、2、3、4または5つのコピーを含むことが分かっているDNA試料の傾斜を生成した。個々の生の比の測定値に2を掛け合わせ、平均して二倍体ゲノムあたりのコピー数が得られた。1〜5のコピー数改変体の全てのアッセイの平均反応は、0.994のr値であり、高い線形アッセイ性能を示した。 A simple linear fitting was used to determine the copy number. FIG. 7 shows the average of three separate assay ratios (Y axis) plotted against the known X chromosome copy number (X axis), including error bars indicating the standard error of the mean. The ratio produced a slope of the DNA sample known to contain 1, 2, 3, 4 or 5 copies of the X chromosome. The individual raw ratio measurements were multiplied by 2 to give an average copy number per diploid genome. The average response for all assays with 1-5 copy number variants was an r 2 value of 0.994, indicating high linear assay performance.

表3は、マイクロ流体デバイスで行われた個々のX染色体テストの、TaqMan(登録商標)プライマプローブセットからの生の比をリストする。平均比に2を掛け合わせることにより、ゲノムあたりのX染色体平均コピーが決定された。右側の最後の欄は、平均値の標準誤差(SEM)を示す。表3に示されるように、ゲノムあたりの平均コピーは、試料の既知のX染色体コピー数と良好に対応した。 Table 3 lists the raw ratios from the TaqMan® primer probe set for individual X chromosome tests performed on the microfluidic device. By multiplying the average ratio by 2, the average X chromosome copy per genome was determined. The last column on the right shows the standard error of the mean (SEM). As shown in Table 3, the average copy per genome corresponded well with the known X chromosome copy number of the sample.

これらの結果は、本明細書に記載の方法およびデバイスが、高度に複雑なゲノムDNA試料中の小さいが生物学的に関連した遺伝子コピー数の差を検出および区別を可能にすることを示す。これらのテストのために選択される試料は、Visakorpi等、1994,Am.J.Pathol,145:624−630およびPinkel等、1998,Nat.Genet.20:207−211に記載のようなCGHアッセイおよびMIP−ベースのマイクロアレイ研究において検査されるものと類似または同一である。本発明の方法をデジタルアレイとともに用いた本結果は、手動の技術的操作を減らし、したがってより少ない労力を要し、効率を高めるとともに、公知のCGHおよびMIP方法と少なくとも同程度に差別的にコピー数の推定を生成しうる。そのうえ、デジタルPCRフォーマットで複数のTaqMan(登録商標)アッセイを行う能力は、生物学的ロバストネスおよびアッセイ重複性の両方を提供し、アッセイ間増幅差が補正される。複数の遺伝子座が同時に標的化される場合は、局所的プライマ−プローブ結合部位に単一の突然変異または欠失がある場合にも、全体的なアッセイ結果が有効である。さらに、分析のために試料をマイクロ流体デバイス上に移動する前に前増幅ステップを用いることにより、効力が増強されうる。 These results show that the methods and devices described herein allow for the detection and differentiation of small but biologically relevant gene copy number differences in highly complex genomic DNA samples. Samples selected for these tests are described in Visakorpi et al., 1994, Am. J. et al. Pathol, 145: 624-630 and Pinkel et al., 1998, Nat. Genet. 20: 207-211, similar or identical to those tested in CGH assays and MIP-based microarray studies. The results of using the method of the present invention with a digital array reduce manual technical operations, thus requiring less effort, increasing efficiency, and copying at least as differentially as known CGH and MIP methods. A number estimate can be generated. Moreover, the ability to perform multiple TaqMan® assays in a digital PCR format provides both biological robustness and assay redundancy and compensates for inter-assay amplification differences. If multiple loci are targeted simultaneously, the overall assay results are valid even if there is a single mutation or deletion in the local primer-probe binding site. In addition, efficacy can be enhanced by using a pre-amplification step before transferring the sample onto the microfluidic device for analysis.

本発明が、上記実施例に関して記載されているが、当然のことながら、修正および変更が本発明の精神と範囲内に含まれる。したがって、本発明は、以下の請求項とその等価物の完全な範囲によってのみ制限される。

While the invention has been described with reference to the above examples, it will be appreciated that modifications and variations are encompassed within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the invention is limited only by the full scope of the following claims and their equivalents.

Claims (19)

生物のゲノムDNAにおける標的ポリヌクレオチド配列の相対的コピー数を決定する方法であって、該方法は:
該生物のゲノムDNAを含む試料において、標的ポリヌクレオチド配列および参照ポリヌクレオチド配列を前増幅するステップと;
デジタルPCRにより、該前増幅された試料の該標的ポリヌクレオチド配列および該参照ポリヌクレオチド配列を、アッセイするステップと;
(a)該標的ポリヌクレオチド配列を含む増幅されたポリヌクレオチド分子の数と、(b)該参照ポリヌクレオチド配列を含む増幅されたポリヌクレオチド分子の数とを決定し、(a)対(b)の比を決定するステップと
を含む、方法。
A method for determining the relative copy number of a target polynucleotide sequence in the genomic DNA of an organism, the method comprising:
Pre-amplifying a target polynucleotide sequence and a reference polynucleotide sequence in a sample comprising genomic DNA of the organism;
Assaying the target polynucleotide sequence and the reference polynucleotide sequence of the pre-amplified sample by digital PCR;
Determining (a) the number of amplified polynucleotide molecules comprising the target polynucleotide sequence and (b) the number of amplified polynucleotide molecules comprising the reference polynucleotide sequence; (a) vs. (b) Determining the ratio of.
前記生物がヒトである、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the organism is a human. 前記生物が非ヒト動物である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the organism is a non-human animal. 前記生物が植物である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the organism is a plant. 前記(a)対(b)の比が0.5であり、一つの染色体上に前記標的ポリヌクレオチド配列の欠失がある、請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the ratio of (a) to (b) is 0.5 and there is a deletion of the target polynucleotide sequence on one chromosome. 前記(a)対(b)の比が1.5であり、一つの染色体上に前記標的ポリヌクレオチド配列の重複がある、請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the ratio of (a) to (b) is 1.5 and there is an overlap of the target polynucleotide sequence on one chromosome. 生物のゲノムDNAにおける標的ポリヌクレオチド配列のコピー数を決定する方法であり、
該生物から得られたDNA試料の第一ポリヌクレオチド増幅を行うステップであり、参照配列が所定のゲノムコピー数Nを有する、標的ポリヌクレオチド配列および該参照ポリヌクレオチド配列の両者が増幅され、これによって増幅された試料を生成する、ステップと;
該増幅された試料の全てまたは一部を、少なくとも5000の分離された反応体積に分配するステップと;
各反応体積において、第二ポリヌクレオチド増幅を行うステップであり、ここで、該標的ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が、存在する場合には増幅され、該参照ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が、存在する場合には増幅される、ステップと;
該標的ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が存在する反応体積の数Aを決定し、該参照ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が存在する反応体積の数Bを決定するステップと;
を含み、該ゲノムにおける該標的ポリヌクレオチドの該コピー数が、(A)/(B)×Nにほぼ等しい、方法。
A method for determining the copy number of a target polynucleotide sequence in the genomic DNA of an organism,
Performing a first polynucleotide amplification of a DNA sample obtained from the organism, wherein both the target polynucleotide sequence and the reference polynucleotide sequence, wherein the reference sequence has a predetermined genomic copy number N, are amplified thereby Generating an amplified sample; and
Distributing all or part of the amplified sample into at least 5000 separated reaction volumes;
Performing a second polynucleotide amplification in each reaction volume, wherein the target polynucleotide sequence or a subsequence thereof is amplified, if present, and the reference polynucleotide sequence or a subsequence thereof is present If amplified, the step;
Determining a reaction volume number A in which the target polynucleotide sequence or a subsequence thereof is present, and determining a reaction volume number B in which the reference polynucleotide sequence or a subsequence thereof is present;
Wherein the copy number of the target polynucleotide in the genome is approximately equal to (A) / (B) × N.
前記前増幅を行うステップが、前記試料を、前記標的ポリヌクレオチド配列に特異的なプライマと前記参照ポリヌクレオチド配列に特異的なプライマとを含む組成物と組み合わせるステップと、標的ポリヌクレオチドおよび参照ポリヌクレオチドを実質的に等しい割合で別々に増幅するために、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)を行うステップを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。   Performing the pre-amplification comprises combining the sample with a composition comprising a primer specific for the target polynucleotide sequence and a primer specific for the reference polynucleotide sequence; and a target polynucleotide and a reference polynucleotide 7. A method according to any one of claims 1 to 6, comprising the step of performing polymerase chain reaction (PCR) to separately amplify at substantially equal rates. 前記反応体積が、マイクロ流体デバイス中に配置され、前記前増幅が、該マイクロ流体デバイスと別個の反応体積において行われる、請求項に記載の方法。 8. The method of claim 7 , wherein the reaction volume is disposed in a microfluidic device and the pre-amplification is performed in a reaction volume separate from the microfluidic device. デジタルPCRにより、前記前増幅された試料の前記標的ポリヌクレオチド配列および前記参照ポリヌクレオチド配列を、アッセイするステップの前に、該前増幅された試料の全部または一部が、標的ポリヌクレオチド配列および参照ポリヌクレオチド配列の定量的増幅のために選択される試薬と合わせられる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。   Prior to the step of assaying the target polynucleotide sequence and the reference polynucleotide sequence of the pre-amplified sample by digital PCR, all or part of the pre-amplified sample is converted to a target polynucleotide sequence and a reference. 7. A method according to any one of claims 1-6, combined with a reagent selected for quantitative amplification of the polynucleotide sequence. 前記前増幅ステップにおいて使用される前記参照ポリヌクレオチド配列に特異的なプライマが、デジタルPCRにより、前記前増幅された試料の該参照ポリヌクレオチド配列を、アッセイするステップにおいても使用される、請求項8に記載の方法。   9. A primer specific for the reference polynucleotide sequence used in the pre-amplification step is also used in the step of assaying the reference polynucleotide sequence of the pre-amplified sample by digital PCR. The method described in 1. 前記前増幅ステップにおいて使用される前記標的ポリヌクレオチド配列に特異的なプライマが、デジタルPCRにより、前記前増幅された試料の該標的ポリヌクレオチド配列を、アッセイするステップにおいても使用される、請求項11に記載の方法。   12. A primer specific for the target polynucleotide sequence used in the pre-amplification step is also used in the step of assaying the target polynucleotide sequence of the pre-amplified sample by digital PCR. The method described in 1. 前記試薬が、ポリヌクレオチド増幅に適切な条件下で、標的ポリヌクレオチド配列に選択的にハイブリダイズする第一プローブと、参照ポリヌクレオチド配列に選択的にハイブリダイズする第二プローブとを含む、請求項10に記載の方法。   The reagent comprises a first probe that selectively hybridizes to a target polynucleotide sequence and a second probe that selectively hybridizes to a reference polynucleotide sequence under conditions suitable for polynucleotide amplification. 10. The method according to 10. 前記第一プローブおよび前記第二プローブが、異なる検出可能標識を含み、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)ベースの重合の際の該第一プローブもしくは該第二プローブの結合、または該第一プローブもしくは該第二プローブの分解の結果、該各々の検出可能標識の検出可能蛍光の変化が生じる、請求項13に記載の方法。   The first probe and the second probe comprise different detectable labels, the binding of the first probe or the second probe during polymerase chain reaction (PCR) based polymerization, or the first probe or the 14. The method of claim 13, wherein degradation of the second probe results in a change in detectable fluorescence of the respective detectable label. 前記参照ポリヌクレオチド配列が、RNaseP酵素、ベータ−アクチンまたはGAPDHを少なくとも部分的にコードするポリヌクレオチド配列を含む、請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the reference polynucleotide sequence comprises a polynucleotide sequence that at least partially encodes an RNaseP enzyme, beta-actin or GAPDH. 1の値から実質的に逸脱する、標的ポリヌクレオチド配列 対 参照ポリヌクレオチド配列の比が、前記被験体の前記ゲノムにおける異常な標的ポリヌクレオチド配列コピー数を示す、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。   The ratio of target polynucleotide sequence to reference polynucleotide sequence that substantially deviates from a value of 1 indicates an abnormal target polynucleotide sequence copy number in the genome of the subject. The method according to item. 前記参照ポリヌクレオチド配列が、所定のゲノムコピー数Nを有し;
前記標的ポリヌクレオチド配列を含む増幅されたポリヌクレオチド分子の数を決定することが、該標的ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が存在する反応体積の数Aを決定することを含み、
該参照ポリヌクレオチド配列を含む増幅されたポリヌクレオチド分子の数を決定することが、該参照ポリヌクレオチド配列またはその部分配列が存在する反応体積の数Bを決定することを含み;
前記ゲノムにおける該標的ポリヌクレオチドの相対的コピー数が、(A)/(B)×Nにほぼ等しい、請求項1に記載の方法。
The reference polynucleotide sequence has a predetermined genomic copy number N;
Determining the number of amplified polynucleotide molecules comprising the target polynucleotide sequence comprises determining the number A of reaction volumes in which the target polynucleotide sequence or a subsequence thereof is present;
Determining the number of amplified polynucleotide molecules comprising the reference polynucleotide sequence comprises determining the number B of reaction volumes in which the reference polynucleotide sequence or a subsequence thereof is present;
The method of claim 1, wherein the relative copy number of the target polynucleotide in the genome is approximately equal to (A) / (B) × N.
前記増幅された試料の全てまたは一部を、少なくとも10,000の分離した反応体積に分配するステップを含む、請求項7に記載の方法。   8. The method of claim 7, comprising distributing all or part of the amplified sample into at least 10,000 separate reaction volumes. 前記反応体積が、2nL〜50nLである、請求項7に記載の方法。
The method of claim 7, wherein the reaction volume is 2 nL to 50 nL.
JP2010524228A 2007-09-07 2008-09-08 Copy number variation determination, method and system Expired - Fee Related JP5707132B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US96789707P 2007-09-07 2007-09-07
US60/967,897 2007-09-07
PCT/US2008/075636 WO2009033178A1 (en) 2007-09-07 2008-09-08 Copy number variation determination, methods and systems

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2010538614A JP2010538614A (en) 2010-12-16
JP2010538614A5 JP2010538614A5 (en) 2012-10-11
JP5707132B2 true JP5707132B2 (en) 2015-04-22

Family

ID=40429425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010524228A Expired - Fee Related JP5707132B2 (en) 2007-09-07 2008-09-08 Copy number variation determination, method and system

Country Status (14)

Country Link
US (3) US8148078B2 (en)
EP (1) EP2198293B1 (en)
JP (1) JP5707132B2 (en)
KR (1) KR101518085B1 (en)
CN (1) CN101821619B (en)
AT (1) ATE541946T1 (en)
AU (1) AU2008295992B2 (en)
BR (1) BRPI0816393A2 (en)
CA (1) CA2698545C (en)
EA (1) EA018555B1 (en)
ES (1) ES2380844T3 (en)
IL (1) IL204288A (en)
MX (1) MX2010002556A (en)
WO (1) WO2009033178A1 (en)

Families Citing this family (191)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6221654B1 (en) 1996-09-25 2001-04-24 California Institute Of Technology Method and apparatus for analysis and sorting of polynucleotides based on size
US7214298B2 (en) * 1997-09-23 2007-05-08 California Institute Of Technology Microfabricated cell sorter
US7459022B2 (en) 2001-04-06 2008-12-02 California Institute Of Technology Microfluidic protein crystallography
US8709153B2 (en) 1999-06-28 2014-04-29 California Institute Of Technology Microfludic protein crystallography techniques
US7306672B2 (en) 2001-04-06 2007-12-11 California Institute Of Technology Microfluidic free interface diffusion techniques
US7144616B1 (en) * 1999-06-28 2006-12-05 California Institute Of Technology Microfabricated elastomeric valve and pump systems
US8052792B2 (en) * 2001-04-06 2011-11-08 California Institute Of Technology Microfluidic protein crystallography techniques
CA2721172C (en) * 1999-06-28 2012-04-10 California Institute Of Technology Microfabricated elastomeric valve and pump systems
US7867763B2 (en) 2004-01-25 2011-01-11 Fluidigm Corporation Integrated chip carriers with thermocycler interfaces and methods of using the same
US20050118073A1 (en) * 2003-11-26 2005-06-02 Fluidigm Corporation Devices and methods for holding microfluidic devices
US7351376B1 (en) 2000-06-05 2008-04-01 California Institute Of Technology Integrated active flux microfluidic devices and methods
EP1334347A1 (en) 2000-09-15 2003-08-13 California Institute Of Technology Microfabricated crossflow devices and methods
EP1343973B2 (en) 2000-11-16 2020-09-16 California Institute Of Technology Apparatus and methods for conducting assays and high throughput screening
US7691333B2 (en) * 2001-11-30 2010-04-06 Fluidigm Corporation Microfluidic device and methods of using same
EP1463796B1 (en) * 2001-11-30 2013-01-09 Fluidigm Corporation Microfluidic device and methods of using same
EP1499706A4 (en) 2002-04-01 2010-11-03 Fluidigm Corp Microfluidic particle-analysis systems
EP1551753A2 (en) 2002-09-25 2005-07-13 California Institute Of Technology Microfluidic large scale integration
US8220494B2 (en) * 2002-09-25 2012-07-17 California Institute Of Technology Microfluidic large scale integration
JP5695287B2 (en) * 2002-10-02 2015-04-01 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー Nucleic acid analysis of microfluids
US8828663B2 (en) 2005-03-18 2014-09-09 Fluidigm Corporation Thermal reaction device and method for using the same
US7604965B2 (en) 2003-04-03 2009-10-20 Fluidigm Corporation Thermal reaction device and method for using the same
CA2526368A1 (en) 2003-05-20 2004-12-02 Fluidigm Corporation Method and system for microfluidic device and imaging thereof
US7407799B2 (en) 2004-01-16 2008-08-05 California Institute Of Technology Microfluidic chemostat
JP4911722B2 (en) 2004-06-07 2012-04-04 フルイディグム コーポレイション Optical lens system and method for microfluidic devices
US7968287B2 (en) 2004-10-08 2011-06-28 Medical Research Council Harvard University In vitro evolution in microfluidic systems
JP2008522795A (en) * 2004-12-03 2008-07-03 カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー Microfluidic device with chemical reaction circuit
WO2006060748A2 (en) 2004-12-03 2006-06-08 California Institute Of Technology Microfluidic sieve valves
WO2006127191A2 (en) 2005-04-20 2006-11-30 Fluidigm Corporation Analysis engine and database for manipulating parameters for fluidic systems on a chip
US10083273B2 (en) 2005-07-29 2018-09-25 Natera, Inc. System and method for cleaning noisy genetic data and determining chromosome copy number
US9424392B2 (en) 2005-11-26 2016-08-23 Natera, Inc. System and method for cleaning noisy genetic data from target individuals using genetic data from genetically related individuals
US8532930B2 (en) 2005-11-26 2013-09-10 Natera, Inc. Method for determining the number of copies of a chromosome in the genome of a target individual using genetic data from genetically related individuals
US10081839B2 (en) 2005-07-29 2018-09-25 Natera, Inc System and method for cleaning noisy genetic data and determining chromosome copy number
US11111544B2 (en) 2005-07-29 2021-09-07 Natera, Inc. System and method for cleaning noisy genetic data and determining chromosome copy number
US11111543B2 (en) 2005-07-29 2021-09-07 Natera, Inc. System and method for cleaning noisy genetic data and determining chromosome copy number
US20070054293A1 (en) * 2005-08-30 2007-03-08 California Institute Of Technology Microfluidic chaotic mixing systems and methods
EP1938101A2 (en) * 2005-09-13 2008-07-02 Fluidigm Corporation Microfluidic assay devices and methods
US7815868B1 (en) * 2006-02-28 2010-10-19 Fluidigm Corporation Microfluidic reaction apparatus for high throughput screening
US8828661B2 (en) 2006-04-24 2014-09-09 Fluidigm Corporation Methods for detection and quantification of nucleic acid or protein targets in a sample
EP2530168B1 (en) 2006-05-11 2015-09-16 Raindance Technologies, Inc. Microfluidic Devices
US8055034B2 (en) 2006-09-13 2011-11-08 Fluidigm Corporation Methods and systems for image processing of microfluidic devices
WO2008067552A2 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 Fluidigm Corporation Method and apparatus for biological sample analysis
US8157434B2 (en) * 2007-01-19 2012-04-17 Fluidigm Corporation High efficiency and high precision microfluidic devices and methods
WO2008097559A2 (en) 2007-02-06 2008-08-14 Brandeis University Manipulation of fluids and reactions in microfluidic systems
WO2008130623A1 (en) 2007-04-19 2008-10-30 Brandeis University Manipulation of fluids, fluid components and reactions in microfluidic systems
BRPI0816393A2 (en) 2007-09-07 2015-03-03 Fluidigm Corp METHOD FOR DETERMINING THE NUMBER OF COPIES REGARDING A TARGET POLINUCLEOTIDE SEQUENCE IN A GENOME OF AN INDIVIDUAL
US20090088330A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Leproust Emily M Methods And Kits For Producing Labeled Target Nucleic Acids For Use In Array Based Hybridization Applications
WO2009100449A1 (en) 2008-02-08 2009-08-13 Fluidigm Corporation Dynamic array assay methods
CN102056838B (en) 2008-04-11 2013-07-03 弗卢丁公司 Microfluidic device and methods
DE102008019132A1 (en) * 2008-04-16 2009-10-22 Olympus Life Science Research Europa Gmbh A method for quantitatively determining the copy number of a predetermined sequence in a sample
EP4047367A1 (en) 2008-07-18 2022-08-24 Bio-Rad Laboratories, Inc. Method for detecting target analytes with droplet libraries
WO2010011852A1 (en) 2008-07-25 2010-01-28 Fluidigm Corporation Method and system for manufacturing integrated fluidic chips
ES2620431T3 (en) 2008-08-04 2017-06-28 Natera, Inc. Methods for the determination of alleles and ploidy
WO2010017210A1 (en) 2008-08-07 2010-02-11 Fluidigm Corporation Microfluidic mixing and reaction systems for high efficiency screening
US20100069250A1 (en) * 2008-08-16 2010-03-18 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Digital PCR Calibration for High Throughput Sequencing
US8633015B2 (en) * 2008-09-23 2014-01-21 Bio-Rad Laboratories, Inc. Flow-based thermocycling system with thermoelectric cooler
US9764322B2 (en) 2008-09-23 2017-09-19 Bio-Rad Laboratories, Inc. System for generating droplets with pressure monitoring
US9156010B2 (en) 2008-09-23 2015-10-13 Bio-Rad Laboratories, Inc. Droplet-based assay system
US9598725B2 (en) 2010-03-02 2017-03-21 Bio-Rad Laboratories, Inc. Emulsion chemistry for encapsulated droplets
US8663920B2 (en) 2011-07-29 2014-03-04 Bio-Rad Laboratories, Inc. Library characterization by digital assay
US9921154B2 (en) 2011-03-18 2018-03-20 Bio-Rad Laboratories, Inc. Multiplexed digital assays
US11130128B2 (en) 2008-09-23 2021-09-28 Bio-Rad Laboratories, Inc. Detection method for a target nucleic acid
US9132394B2 (en) 2008-09-23 2015-09-15 Bio-Rad Laboratories, Inc. System for detection of spaced droplets
US8709762B2 (en) 2010-03-02 2014-04-29 Bio-Rad Laboratories, Inc. System for hot-start amplification via a multiple emulsion
US9492797B2 (en) 2008-09-23 2016-11-15 Bio-Rad Laboratories, Inc. System for detection of spaced droplets
US20130059754A1 (en) * 2011-09-01 2013-03-07 Bio-Rad Laboratories, Inc. Digital assays with reduced measurement uncertainty
US9417190B2 (en) 2008-09-23 2016-08-16 Bio-Rad Laboratories, Inc. Calibrations and controls for droplet-based assays
US20120252015A1 (en) * 2011-02-18 2012-10-04 Bio-Rad Laboratories Methods and compositions for detecting genetic material
US8951939B2 (en) 2011-07-12 2015-02-10 Bio-Rad Laboratories, Inc. Digital assays with multiplexed detection of two or more targets in the same optical channel
US10512910B2 (en) 2008-09-23 2019-12-24 Bio-Rad Laboratories, Inc. Droplet-based analysis method
EA020593B1 (en) 2009-01-13 2014-12-30 Флуидигм Корпорейшн Single-cell nucleic acid analysis
US8058630B2 (en) 2009-01-16 2011-11-15 Fluidigm Corporation Microfluidic devices and methods
WO2010088288A2 (en) * 2009-01-28 2010-08-05 Fluidigm Corporation Determination of copy number differences by amplification
US9447461B2 (en) 2009-03-24 2016-09-20 California Institute Of Technology Analysis devices, kits, and related methods for digital quantification of nucleic acids and other analytes
US9464319B2 (en) 2009-03-24 2016-10-11 California Institute Of Technology Multivolume devices, kits and related methods for quantification of nucleic acids and other analytes
AU2010229490B2 (en) 2009-03-24 2015-02-12 University Of Chicago Slip chip device and methods
US10196700B2 (en) 2009-03-24 2019-02-05 University Of Chicago Multivolume devices, kits and related methods for quantification and detection of nucleic acids and other analytes
US8551787B2 (en) * 2009-07-23 2013-10-08 Fluidigm Corporation Microfluidic devices and methods for binary mixing
CA2767056C (en) * 2009-09-02 2018-12-04 Bio-Rad Laboratories, Inc. System for mixing fluids by coalescence of multiple emulsions
US20120185176A1 (en) 2009-09-30 2012-07-19 Natera, Inc. Methods for Non-Invasive Prenatal Ploidy Calling
SG169918A1 (en) 2009-10-02 2011-04-29 Fluidigm Corp Microfluidic devices with removable cover and methods of fabrication and application
WO2011053790A2 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Fluidigm Corporation Assay of closely linked targets in fetal diagnosis and coincidence detection assay for genetic analysis
JP2013511991A (en) * 2009-11-25 2013-04-11 クアンタライフ, インコーポレイテッド Methods and compositions for detecting genetic material
CA2782181A1 (en) 2009-11-30 2011-06-03 Fluidigm Corporation Microfluidic device regeneration
EP2524056A4 (en) * 2010-01-15 2013-08-14 Univ British Columbia Multiplex amplification for the detection of nucleic acid variations
EP2534267B1 (en) * 2010-02-12 2018-04-11 Raindance Technologies, Inc. Digital analyte analysis
US9399797B2 (en) 2010-02-12 2016-07-26 Raindance Technologies, Inc. Digital analyte analysis
CA2767113A1 (en) 2010-03-25 2011-09-29 Bio-Rad Laboratories, Inc. Detection system for droplet-based assays
EP2556170A4 (en) 2010-03-25 2014-01-01 Quantalife Inc Droplet transport system for detection
CA2767182C (en) 2010-03-25 2020-03-24 Bio-Rad Laboratories, Inc. Droplet generation for droplet-based assays
US11339429B2 (en) 2010-05-18 2022-05-24 Natera, Inc. Methods for non-invasive prenatal ploidy calling
AU2011255641A1 (en) 2010-05-18 2012-12-06 Natera, Inc. Methods for non-invasive prenatal ploidy calling
US10316362B2 (en) 2010-05-18 2019-06-11 Natera, Inc. Methods for simultaneous amplification of target loci
US11322224B2 (en) 2010-05-18 2022-05-03 Natera, Inc. Methods for non-invasive prenatal ploidy calling
US9677118B2 (en) 2014-04-21 2017-06-13 Natera, Inc. Methods for simultaneous amplification of target loci
US11332793B2 (en) 2010-05-18 2022-05-17 Natera, Inc. Methods for simultaneous amplification of target loci
US11332785B2 (en) 2010-05-18 2022-05-17 Natera, Inc. Methods for non-invasive prenatal ploidy calling
US11408031B2 (en) 2010-05-18 2022-08-09 Natera, Inc. Methods for non-invasive prenatal paternity testing
US11939634B2 (en) 2010-05-18 2024-03-26 Natera, Inc. Methods for simultaneous amplification of target loci
US11326208B2 (en) 2010-05-18 2022-05-10 Natera, Inc. Methods for nested PCR amplification of cell-free DNA
US20190010543A1 (en) 2010-05-18 2019-01-10 Natera, Inc. Methods for simultaneous amplification of target loci
NZ606725A (en) 2010-08-24 2014-06-27 Dana Farber Cancer Inst Inc Methods for predicting anti-cancer response
US9562897B2 (en) 2010-09-30 2017-02-07 Raindance Technologies, Inc. Sandwich assays in droplets
US9353406B2 (en) 2010-10-22 2016-05-31 Fluidigm Corporation Universal probe assay methods
EP3574990B1 (en) 2010-11-01 2022-04-06 Bio-Rad Laboratories, Inc. System for forming emulsions
RU2620959C2 (en) 2010-12-22 2017-05-30 Натера, Инк. Methods of noninvasive prenatal paternity determination
BR112013020220B1 (en) 2011-02-09 2020-03-17 Natera, Inc. METHOD FOR DETERMINING THE PLOIDIA STATUS OF A CHROMOSOME IN A PREGNANT FETUS
CA2826748C (en) 2011-02-09 2020-08-04 Bio-Rad Laboratories, Inc. Method of detecting variations in copy number of a target nucleic acid
US9364803B2 (en) 2011-02-11 2016-06-14 Raindance Technologies, Inc. Methods for forming mixed droplets
US9150852B2 (en) 2011-02-18 2015-10-06 Raindance Technologies, Inc. Compositions and methods for molecular labeling
CN103534360A (en) 2011-03-18 2014-01-22 伯乐生命医学产品有限公司 Multiplexed digital assays with combinatorial use of signals
US8399262B2 (en) 2011-03-23 2013-03-19 Darrel A. Mazzari Biosensor
US9168531B2 (en) 2011-03-24 2015-10-27 Fluidigm Corporation Method for thermal cycling of microfluidic samples
JP2014512826A (en) 2011-04-25 2014-05-29 バイオ−ラド ラボラトリーズ インコーポレイテッド Methods and compositions for nucleic acid analysis
US9644231B2 (en) 2011-05-09 2017-05-09 Fluidigm Corporation Nucleic acid detection using probes
CN108342453A (en) 2011-05-09 2018-07-31 富鲁达公司 Detection of nucleic acids based on probe
EP3709018A1 (en) 2011-06-02 2020-09-16 Bio-Rad Laboratories, Inc. Microfluidic apparatus for identifying components of a chemical reaction
JP6117194B2 (en) 2011-06-17 2017-04-19 ミリアド・ジェネティックス・インコーポレイテッド Methods and materials for assessing allelic imbalance
US8658430B2 (en) 2011-07-20 2014-02-25 Raindance Technologies, Inc. Manipulating droplet size
EP2758544B1 (en) 2011-09-23 2017-10-18 Academisch Medisch Centrum Materials and methods for prognosis of progression of barrett's esophagus
US9121051B2 (en) 2011-10-31 2015-09-01 Arkray, Inc. Method of determining the abundance of a target nucleotide sequence of a gene of interest
CN104024433B (en) 2011-10-31 2016-11-16 爱科来株式会社 The assay method of gene abundance
US20130149704A1 (en) 2011-12-10 2013-06-13 Abbott Molecular Inc. Materials and methods for diagnosis of malignant melanoma and prognosis of metastasis of malignant melanoma
CA2860312C (en) 2011-12-21 2022-07-12 Myriad Genetics, Inc. Methods and materials for assessing loss of heterozygosity
US9469877B2 (en) 2011-12-30 2016-10-18 Abbott Molecular Inc. Materials and methods for diagnosis, prognosis, monitoring of recurrence, and assessment of therapeutic/prophylactic treatment of pancreatobiliary cancer
EP2798079B1 (en) 2011-12-30 2016-09-07 Abbott Molecular Inc. Materials and methods for diagnosis of bladder cancer and monitoring recurrence thereof
JP6203752B2 (en) 2011-12-30 2017-09-27 アボツト・モレキユラー・インコーポレイテツド Materials and methods for diagnosis, prediction and evaluation of prostate cancer therapeutic / preventive treatment
WO2013120089A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 Raindance Technologies, Inc. Molecular diagnostic screening assay
NZ628813A (en) 2012-02-23 2015-10-30 Univ Denmark Tech Dtu Methods for predicting anti-cancer response
CN102586456B (en) * 2012-03-14 2015-07-01 上海翼和应用生物技术有限公司 Method for detecting copy number variations through multiple competitive polymerase chain reaction (PCR)
WO2013155531A2 (en) 2012-04-13 2013-10-17 Bio-Rad Laboratories, Inc. Sample holder with a well having a wicking promoter
SG11201407901PA (en) 2012-05-21 2015-01-29 Fluidigm Corp Single-particle analysis of particle populations
CA3126823C (en) 2012-06-07 2023-04-04 Institut Curie Methods for detecting inactivation of the homologous recombination pathway (brca1/2) in human tumors
US9970052B2 (en) 2012-08-23 2018-05-15 Bio-Rad Laboratories, Inc. Digital assays with a generic reporter
KR102210852B1 (en) 2012-09-04 2021-02-01 가던트 헬쓰, 인크. Systems and methods to detect rare mutations and copy number variation
US10876152B2 (en) 2012-09-04 2020-12-29 Guardant Health, Inc. Systems and methods to detect rare mutations and copy number variation
US11913065B2 (en) 2012-09-04 2024-02-27 Guardent Health, Inc. Systems and methods to detect rare mutations and copy number variation
US20160040229A1 (en) 2013-08-16 2016-02-11 Guardant Health, Inc. Systems and methods to detect rare mutations and copy number variation
US20140162266A1 (en) * 2012-12-05 2014-06-12 Bio-Rad Laboratories, Inc. Methods for polymerase chain reaction copy number variation assays
CN105074060B (en) 2013-02-01 2018-04-10 伯乐生命医学产品有限公司 The multiple numerical analysis excluded using data of the calculating horizontal for target
CN105209635A (en) 2013-03-14 2015-12-30 雅培分子公司 Cell preparations and cell supports and their use in theranosis
US10308986B2 (en) 2013-03-14 2019-06-04 Children's Medical Center Corporation Cancer diagnosis, treatment selection and treatment
AU2014238108B2 (en) * 2013-03-15 2018-02-15 Bio-Rad Laboratories, Inc. Digital assays with a generic reporter
EP2971117B1 (en) * 2013-03-15 2018-08-08 Bio-Rad Laboratories, Inc. Multiplexed digital assay for variant and normal forms of a gene of interest
WO2015013681A1 (en) 2013-07-25 2015-01-29 Bio-Rad Laboratories, Inc. Genetic assays
US10262755B2 (en) 2014-04-21 2019-04-16 Natera, Inc. Detecting cancer mutations and aneuploidy in chromosomal segments
US9499870B2 (en) 2013-09-27 2016-11-22 Natera, Inc. Cell free DNA diagnostic testing standards
US10577655B2 (en) 2013-09-27 2020-03-03 Natera, Inc. Cell free DNA diagnostic testing standards
US11901041B2 (en) 2013-10-04 2024-02-13 Bio-Rad Laboratories, Inc. Digital analysis of nucleic acid modification
EP3080292B1 (en) 2013-12-09 2022-02-02 Institut Curie Methods for detecting inactivation of the homologous recombination pathway (brca1/2) in human tumors
US9944977B2 (en) 2013-12-12 2018-04-17 Raindance Technologies, Inc. Distinguishing rare variations in a nucleic acid sequence from a sample
SG11201604923XA (en) 2013-12-28 2016-07-28 Guardant Health Inc Methods and systems for detecting genetic variants
CN109971852A (en) 2014-04-21 2019-07-05 纳特拉公司 Detect the mutation and ploidy in chromosome segment
JP6637962B2 (en) 2014-04-24 2020-01-29 ルシラ ヘルス インコーポレイテッド Colorimetric detection method for nucleic acid amplification
WO2015168595A1 (en) * 2014-05-02 2015-11-05 Bio-Rad Laboratories, Inc. Pre-amplification assay
US9994912B2 (en) 2014-07-03 2018-06-12 Abbott Molecular Inc. Materials and methods for assessing progression of prostate cancer
JP6877334B2 (en) 2014-08-15 2021-05-26 ミリアド・ジェネティックス・インコーポレイテッド Methods and Materials for Assessing Homologous Recombination Defects
US10612080B2 (en) * 2014-09-22 2020-04-07 Roche Molecular Systems, Inc. Digital PCR for non-invasive prenatal testing
JP2016145764A (en) * 2015-02-09 2016-08-12 株式会社東芝 Micro analysis package
SG11201707650SA (en) * 2015-03-24 2017-10-30 Agency For Science Tech And Res (A*Star) Normalization methods for measuring gene copy number and expression
US20180094308A1 (en) * 2015-04-20 2018-04-05 Sung-Chun Kim Method for analyzing biomolecule by using external biomolecule as standard material, and kit therefor
US11479812B2 (en) 2015-05-11 2022-10-25 Natera, Inc. Methods and compositions for determining ploidy
CN104846103A (en) * 2015-05-26 2015-08-19 南京杰蒙生物技术有限公司 Application of MDPCR (multiple digital PCR (polymerase chain reaction)) technology to chromosome aneuploidy screening
WO2017020024A2 (en) * 2015-07-29 2017-02-02 Progenity, Inc. Systems and methods for genetic analysis
EP3380634A1 (en) * 2015-11-26 2018-10-03 Dnae Group Holdings Limited Single molecule controls
CN108603228B (en) 2015-12-17 2023-09-01 夸登特健康公司 Method for determining tumor gene copy number by analyzing cell-free DNA
EP3430372A4 (en) 2016-03-14 2019-10-16 Lucira Health, Inc. Devices and methods for biological assay sample preparation and delivery
CA3015378C (en) 2016-03-14 2023-09-26 Diassess Inc. Selectively vented biological assay devices and associated methods
CA3015368A1 (en) 2016-03-14 2017-09-21 Diassess Inc. Systems and methods for performing biological assays
IL264203B1 (en) 2016-07-20 2024-04-01 Biontech Rna Pharmaceuticals Gmbh Selecting neoepitopes as disease-specific targets for therapy with enhanced efficacy
US11485996B2 (en) 2016-10-04 2022-11-01 Natera, Inc. Methods for characterizing copy number variation using proximity-litigation sequencing
US10011870B2 (en) 2016-12-07 2018-07-03 Natera, Inc. Compositions and methods for identifying nucleic acid molecules
CN107312826A (en) * 2016-12-22 2017-11-03 华东医药(杭州)基因科技有限公司 A kind of digital pcr detection method based on amplification correction
AU2018225348A1 (en) 2017-02-21 2019-07-18 Natera, Inc. Compositions, methods, and kits for isolating nucleic acids
CN108373971A (en) * 2017-03-11 2018-08-07 南京科维思生物科技股份有限公司 Method and apparatus for carrying out real-time digital PCR
CN110741094B (en) * 2017-03-20 2023-04-11 赛雷纳(中国)医疗科技有限公司 Method for correcting amplification bias in amplicon sequencing
KR20180112727A (en) * 2017-04-04 2018-10-12 서울대학교산학협력단 Method for determining the quality of nucleic acid of biological samples
US11080848B2 (en) 2017-04-06 2021-08-03 Lucira Health, Inc. Image-based disease diagnostics using a mobile device
CN113777011A (en) * 2017-09-14 2021-12-10 卢西拉健康公司 Multiplexed biometric device with electronic readout
US10549275B2 (en) 2017-09-14 2020-02-04 Lucira Health, Inc. Multiplexed biological assay device with electronic readout
JP6971496B2 (en) * 2017-10-05 2021-11-24 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Information processing equipment, method and program for determining the required number of measurements
EP3697927B1 (en) 2017-10-19 2022-12-14 Bio-Rad Laboratories, Inc. Digital amplification assays with unconventional and/or inverse changes in photoluminescence
CN111683897A (en) * 2017-11-03 2020-09-18 华盛顿大学 Digital nucleic acid amplification using encoded particles
CN110656159B (en) * 2018-06-28 2024-01-09 深圳华大生命科学研究院 Copy number variation detection method
US11525159B2 (en) 2018-07-03 2022-12-13 Natera, Inc. Methods for detection of donor-derived cell-free DNA
EP3884066A2 (en) * 2018-11-19 2021-09-29 Biocartis NV Enhanced detection of low-copy-number nucleic acids in an integrated workflow
USD907232S1 (en) 2018-12-21 2021-01-05 Lucira Health, Inc. Medical testing device
US11294162B2 (en) * 2019-02-07 2022-04-05 Nanotronics Imaging, Inc. Fluorescence microscopy inspection systems, apparatus and methods with darkfield channel
USD953561S1 (en) 2020-05-05 2022-05-31 Lucira Health, Inc. Diagnostic device with LED display
USD962470S1 (en) 2020-06-03 2022-08-30 Lucira Health, Inc. Assay device with LCD display
CN111718979B (en) * 2020-07-24 2021-03-23 嘉兴雅康博医学检验所有限公司 Gene amplification reference substance and application thereof
CN117737210A (en) * 2022-09-09 2024-03-22 深圳瑞吉生物科技有限公司 Method for detecting proportion of mRNA with poly A tail in mRNA product

Family Cites Families (89)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4565026A (en) * 1983-09-15 1986-01-21 Bohme August E Remote release deep trolling system
DE3763259D1 (en) 1986-04-29 1990-07-19 Siemens Ag METHOD AND DEVICE FOR DETECTING THE SETTING PROCESS IN AN INORGANIC, AQUEOUS BINDING SYSTEM.
US5210015A (en) 1990-08-06 1993-05-11 Hoffman-La Roche Inc. Homogeneous assay system using the nuclease activity of a nucleic acid polymerase
US5976790A (en) 1992-03-04 1999-11-02 The Regents Of The University Of California Comparative Genomic Hybridization (CGH)
US5538848A (en) 1994-11-16 1996-07-23 Applied Biosystems Division, Perkin-Elmer Corp. Method for detecting nucleic acid amplification using self-quenching fluorescence probe
US6221654B1 (en) 1996-09-25 2001-04-24 California Institute Of Technology Method and apparatus for analysis and sorting of polynucleotides based on size
US6143496A (en) * 1997-04-17 2000-11-07 Cytonix Corporation Method of sampling, amplifying and quantifying segment of nucleic acid, polymerase chain reaction assembly having nanoliter-sized sample chambers, and method of filling assembly
US5863736A (en) 1997-05-23 1999-01-26 Becton, Dickinson And Company Method, apparatus and computer program products for determining quantities of nucleic acid sequences in samples
DE19736691A1 (en) 1997-08-22 1999-02-25 Michael Prof Dr Med Giesing Characterising and identifying disseminated metastatic cancer cells
US6833242B2 (en) 1997-09-23 2004-12-21 California Institute Of Technology Methods for detecting and sorting polynucleotides based on size
US7214298B2 (en) 1997-09-23 2007-05-08 California Institute Of Technology Microfabricated cell sorter
US6540895B1 (en) 1997-09-23 2003-04-01 California Institute Of Technology Microfabricated cell sorter for chemical and biological materials
US6958865B1 (en) 1998-11-12 2005-10-25 California Institute Of Technology Microlicensing particles and applications
US6899137B2 (en) 1999-06-28 2005-05-31 California Institute Of Technology Microfabricated elastomeric valve and pump systems
US7306672B2 (en) 2001-04-06 2007-12-11 California Institute Of Technology Microfluidic free interface diffusion techniques
US6818395B1 (en) 1999-06-28 2004-11-16 California Institute Of Technology Methods and apparatus for analyzing polynucleotide sequences
US7144616B1 (en) 1999-06-28 2006-12-05 California Institute Of Technology Microfabricated elastomeric valve and pump systems
CA2721172C (en) 1999-06-28 2012-04-10 California Institute Of Technology Microfabricated elastomeric valve and pump systems
US6929030B2 (en) 1999-06-28 2005-08-16 California Institute Of Technology Microfabricated elastomeric valve and pump systems
US6440706B1 (en) 1999-08-02 2002-08-27 Johns Hopkins University Digital amplification
US20020151040A1 (en) * 2000-02-18 2002-10-17 Matthew O' Keefe Apparatus and methods for parallel processing of microvolume liquid reactions
AU2001240040A1 (en) 2000-03-03 2001-09-17 California Institute Of Technology Combinatorial array for nucleic acid analysis
US20050118073A1 (en) 2003-11-26 2005-06-02 Fluidigm Corporation Devices and methods for holding microfluidic devices
US7867763B2 (en) 2004-01-25 2011-01-11 Fluidigm Corporation Integrated chip carriers with thermocycler interfaces and methods of using the same
US7351376B1 (en) 2000-06-05 2008-04-01 California Institute Of Technology Integrated active flux microfluidic devices and methods
US6605451B1 (en) 2000-06-06 2003-08-12 Xtrana, Inc. Methods and devices for multiplexing amplification reactions
US6829753B2 (en) 2000-06-27 2004-12-07 Fluidigm Corporation Microfluidic design automation method and system
US6885982B2 (en) 2000-06-27 2005-04-26 Fluidigm Corporation Object oriented microfluidic design method and system
US6301055B1 (en) 2000-08-16 2001-10-09 California Institute Of Technology Solid immersion lens structures and methods for producing solid immersion lens structures
EP1334347A1 (en) 2000-09-15 2003-08-13 California Institute Of Technology Microfabricated crossflow devices and methods
US7097809B2 (en) 2000-10-03 2006-08-29 California Institute Of Technology Combinatorial synthesis system
US7258774B2 (en) 2000-10-03 2007-08-21 California Institute Of Technology Microfluidic devices and methods of use
US7678547B2 (en) 2000-10-03 2010-03-16 California Institute Of Technology Velocity independent analyte characterization
AU1189702A (en) 2000-10-13 2002-04-22 Fluidigm Corp Microfluidic device based sample injection system for analytical devices
WO2002065005A1 (en) 2000-11-06 2002-08-22 California Institute Of Technology Electrostatic valves for microfluidic devices
EP1343973B2 (en) 2000-11-16 2020-09-16 California Institute Of Technology Apparatus and methods for conducting assays and high throughput screening
AU2002248149A1 (en) 2000-11-16 2002-08-12 Fluidigm Corporation Microfluidic devices for introducing and dispensing fluids from microfluidic systems
US20050196785A1 (en) 2001-03-05 2005-09-08 California Institute Of Technology Combinational array for nucleic acid analysis
US6802342B2 (en) 2001-04-06 2004-10-12 Fluidigm Corporation Microfabricated fluidic circuit elements and applications
US6752922B2 (en) 2001-04-06 2004-06-22 Fluidigm Corporation Microfluidic chromatography
DE60239328D1 (en) 2001-04-06 2011-04-14 Fluidigm Corp POLYMER SURFACE MODIFICATION
AU2002307152A1 (en) 2001-04-06 2002-10-21 California Institute Of Technology Nucleic acid amplification utilizing microfluidic devices
US7075162B2 (en) 2001-08-30 2006-07-11 Fluidigm Corporation Electrostatic/electrostrictive actuation of elastomer structures using compliant electrodes
WO2003031163A2 (en) 2001-10-08 2003-04-17 California Institute Of Technology Microfabricated lenses, methods of manufacture thereof, and applications therefor
US7192629B2 (en) 2001-10-11 2007-03-20 California Institute Of Technology Devices utilizing self-assembled gel and method of manufacture
US7691333B2 (en) 2001-11-30 2010-04-06 Fluidigm Corporation Microfluidic device and methods of using same
EP1463796B1 (en) 2001-11-30 2013-01-09 Fluidigm Corporation Microfluidic device and methods of using same
EP1499706A4 (en) 2002-04-01 2010-11-03 Fluidigm Corp Microfluidic particle-analysis systems
US7059348B2 (en) 2002-05-13 2006-06-13 Fluidigm Corporation Drug delivery system
US20060086309A1 (en) 2002-06-24 2006-04-27 Fluiding Corporation Recirculating fluidic network and methods for using the same
US8220494B2 (en) 2002-09-25 2012-07-17 California Institute Of Technology Microfluidic large scale integration
EP1551753A2 (en) 2002-09-25 2005-07-13 California Institute Of Technology Microfluidic large scale integration
JP5695287B2 (en) 2002-10-02 2015-04-01 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー Nucleic acid analysis of microfluids
US20050145496A1 (en) 2003-04-03 2005-07-07 Federico Goodsaid Thermal reaction device and method for using the same
US7476363B2 (en) 2003-04-03 2009-01-13 Fluidigm Corporation Microfluidic devices and methods of using same
US8828663B2 (en) 2005-03-18 2014-09-09 Fluidigm Corporation Thermal reaction device and method for using the same
US7666361B2 (en) 2003-04-03 2010-02-23 Fluidigm Corporation Microfluidic devices and methods of using same
US7604965B2 (en) 2003-04-03 2009-10-20 Fluidigm Corporation Thermal reaction device and method for using the same
WO2004094020A2 (en) 2003-04-17 2004-11-04 Fluidigm Corporation Crystal growth devices and systems, and methods for using same
CA2526368A1 (en) 2003-05-20 2004-12-02 Fluidigm Corporation Method and system for microfluidic device and imaging thereof
SG145697A1 (en) 2003-07-28 2008-09-29 Fluidigm Corp Image processing method and system for microfluidic devices
US7413712B2 (en) 2003-08-11 2008-08-19 California Institute Of Technology Microfluidic rotary flow reactor matrix
US7042649B2 (en) 2003-08-11 2006-05-09 California Institute Of Technology Microfabricated rubber microscope using soft solid immersion lenses
WO2005054441A2 (en) 2003-12-01 2005-06-16 California Institute Of Technology Device for immobilizing chemical and biomedical species and methods of using same
US7407799B2 (en) 2004-01-16 2008-08-05 California Institute Of Technology Microfluidic chemostat
EP2248911A1 (en) 2004-02-19 2010-11-10 Helicos Biosciences Corporation Methods and kits for analyzing polynucleotide sequences
US20060046258A1 (en) 2004-02-27 2006-03-02 Lapidus Stanley N Applications of single molecule sequencing
JP4911722B2 (en) 2004-06-07 2012-04-04 フルイディグム コーポレイション Optical lens system and method for microfluidic devices
WO2006060748A2 (en) 2004-12-03 2006-06-08 California Institute Of Technology Microfluidic sieve valves
JP2008522795A (en) 2004-12-03 2008-07-03 カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー Microfluidic device with chemical reaction circuit
WO2006127191A2 (en) 2005-04-20 2006-11-30 Fluidigm Corporation Analysis engine and database for manipulating parameters for fluidic systems on a chip
US20070054293A1 (en) 2005-08-30 2007-03-08 California Institute Of Technology Microfluidic chaotic mixing systems and methods
US8206975B2 (en) 2005-10-28 2012-06-26 California Institute Of Technology Method and device for regulating fluid flow in microfluidic devices
EP1987358A4 (en) 2006-01-26 2013-12-04 California Inst Of Techn Mechanically induced trapping of molecular interactions
US20070248971A1 (en) 2006-01-26 2007-10-25 California Institute Of Technology Programming microfluidic devices with molecular information
HUE030215T2 (en) * 2006-02-02 2017-04-28 Univ Leland Stanford Junior Non-invasive fetal genetic screening by digital analysis
US7815868B1 (en) 2006-02-28 2010-10-19 Fluidigm Corporation Microfluidic reaction apparatus for high throughput screening
US20070238106A1 (en) * 2006-04-07 2007-10-11 Agilent Technologies, Inc. Systems and methods of determining alleles and/or copy numbers
US8828661B2 (en) 2006-04-24 2014-09-09 Fluidigm Corporation Methods for detection and quantification of nucleic acid or protein targets in a sample
US7702468B2 (en) 2006-05-03 2010-04-20 Population Diagnostics, Inc. Evaluating genetic disorders
US8055034B2 (en) 2006-09-13 2011-11-08 Fluidigm Corporation Methods and systems for image processing of microfluidic devices
WO2008067552A2 (en) 2006-11-30 2008-06-05 Fluidigm Corporation Method and apparatus for biological sample analysis
US8157434B2 (en) 2007-01-19 2012-04-17 Fluidigm Corporation High efficiency and high precision microfluidic devices and methods
US7974380B2 (en) 2007-05-09 2011-07-05 Fluidigm Corporation Method and system for crystallization and X-ray diffraction screening
BRPI0816393A2 (en) 2007-09-07 2015-03-03 Fluidigm Corp METHOD FOR DETERMINING THE NUMBER OF COPIES REGARDING A TARGET POLINUCLEOTIDE SEQUENCE IN A GENOME OF AN INDIVIDUAL
US9487822B2 (en) 2008-03-19 2016-11-08 Fluidigm Corporation Method and apparatus for determining copy number variation using digital PCR
EP2334812B1 (en) 2008-09-20 2016-12-21 The Board of Trustees of The Leland Stanford Junior University Noninvasive diagnosis of fetal aneuploidy by sequencing
US8058630B2 (en) 2009-01-16 2011-11-15 Fluidigm Corporation Microfluidic devices and methods
KR20110138340A (en) 2009-01-20 2011-12-27 더 보드 어브 트러스티스 어브 더 리랜드 스탠포드 주니어 유니버시티 Single cell gene expression for diagnosis, prognosis and identification of drug targets

Also Published As

Publication number Publication date
CN101821619A (en) 2010-09-01
US8450065B2 (en) 2013-05-28
US8148078B2 (en) 2012-04-03
CA2698545A1 (en) 2009-03-12
KR101518085B1 (en) 2015-05-07
US20090069194A1 (en) 2009-03-12
AU2008295992B2 (en) 2014-04-17
EP2198293A1 (en) 2010-06-23
CA2698545C (en) 2014-07-08
EA201070349A1 (en) 2011-02-28
IL204288A (en) 2013-06-27
EP2198293B1 (en) 2012-01-18
ATE541946T1 (en) 2012-02-15
AU2008295992A1 (en) 2009-03-12
MX2010002556A (en) 2010-08-02
WO2009033178A1 (en) 2009-03-12
ES2380844T3 (en) 2012-05-18
EA018555B1 (en) 2013-08-30
CN101821619B (en) 2015-02-11
BRPI0816393A2 (en) 2015-03-03
KR20100058566A (en) 2010-06-03
US20120282604A1 (en) 2012-11-08
US20130260381A1 (en) 2013-10-03
JP2010538614A (en) 2010-12-16
EP2198293A4 (en) 2011-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5707132B2 (en) Copy number variation determination, method and system
JP2010538614A5 (en)
JP5419248B2 (en) Microfluidic device and method of use thereof
JP4355210B2 (en) Microfluidic device and method of using microfluidic device
JP2006521829A5 (en)
EP2180066B1 (en) Single nucleotide polymorphism genotyping detection via the real-time invader assay microarray platform
JP4505838B2 (en) Method for detecting NAT2 * 6 mutation and nucleic acid probe and kit therefor
JP4437207B2 (en) CYP2D6 mutation detection method and nucleic acid probe and kit therefor
JP2005287335A (en) Method for detecting mutation of mdr1 gene, and nucleic acid probe and kit therefor
JP4505839B2 (en) CYP2D6 * 4 mutation detection method and nucleic acid probe and kit therefor
JP5047448B2 (en) CYP2C19 mutation detection method and nucleic acid probe therefor
JP4437206B2 (en) CYP2C9 mutation detection method and nucleic acid probe and kit therefor
JP4517176B2 (en) Method for detecting NAT2 * 5 mutation and nucleic acid probe and kit therefor
JP4517175B2 (en) NAT2 * 7 mutation detection method and nucleic acid probe and kit therefor
Evrard et al. Real-time PCR
JP2004191357A (en) Analysis method of polynucleotide
JP4454365B2 (en) CYP2D6 * 2 mutation detection method and nucleic acid probe and kit therefor
JP4454377B2 (en) Method for detecting mutation of thiopurine methyltransferase and nucleic acid probe and kit therefor
JP2004187678A (en) Method for analyzing polynucleotide

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110902

A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524

Effective date: 20110922

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120821

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130827

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140630

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140930

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150302

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5707132

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees